Pourquoi l’intérieur d’un igloo ne fond pas ?

Choses à Savoir SCIENCES

Les igloos, structures de glace et de neige utilisées par certaines populations nordiques, possèdent des propriétés thermiques uniques qui leur permettent de maintenir une température intérieure suffisamment confortable pour les habitants, malgré des conditions extérieures extrêmement froides. Et fait étonnant, la glace qui est à l'intérieur ne fond pas. Nous allons voir comment cela s’explique !

1. Conductivité thermique de la neige

La neige est un excellent isolant thermique en raison de sa faible densité et de sa structure poreuse. En effet, la neige est composée d'une grande quantité d'air emprisonné entre les cristaux de glace, ce qui réduit considérablement la conductivité thermique. Cette propriété empêche efficacement la chaleur de s'échapper de l'intérieur de l'igloo vers l'extérieur et réduit également le transfert de froid de l'extérieur vers l'intérieur. Ainsi, même si l'intérieur est plus chaud que l'extérieur, la neige réduit le flux de chaleur, permettant à la température interne de rester stable, généralement autour de 0 °C.

2. Chaleur latente de la glace

La glace a une chaleur latente de fusion élevée, ce qui signifie qu'une grande quantité d'énergie est nécessaire pour transformer la glace solide en eau liquide. Dans l'igloo, même si la température intérieure atteint ou dépasse 0 °C, la glace ne fondra pas tant qu'il n'y a pas assez de chaleur pour briser les liaisons entre les molécules de glace. En d’autres termes, même si la température est suffisante pour amener la glace à un point de fusion, cela ne signifie pas automatiquement qu’elle fondra, car il faut un surplus d’énergie sous forme de chaleur pour effectuer cette transition de phase.

3. Distribution de la chaleur

Dans un igloo, la chaleur générée par les habitants, les bougies, ou autres sources, est principalement absorbée par l'air. L'air chaud étant moins dense, il monte vers le sommet de la structure, tandis que l'air plus froid reste près du sol. Cette stratification limite le contact direct de la chaleur avec les parois de glace de l'igloo. De plus, la forme de dôme de l'igloo aide à distribuer uniformément la chaleur à l'intérieur. Ainsi, même si l'air est réchauffé à l'intérieur, la glace reste relativement isolée de cette chaleur, réduisant les risques de fusion.

4. Équilibre thermique de l'igloo

L'igloo atteint un équilibre thermique, dans lequel la chaleur perdue par conduction à travers les parois en neige est équilibrée par la chaleur générée à l'intérieur. Tant que la température intérieure reste stable autour de 0 °C et que la chaleur ajoutée ne dépasse pas un certain seuil, l'igloo ne fondra pas. Cet équilibre dépend de l’efficacité des propriétés isolantes de la neige et de la quantité de chaleur produite à l’intérieur. Par conséquent, la température dans l’igloo est suffisante pour protéger les habitants des températures extérieures glaciales, mais elle n'augmente pas assez pour provoquer la fonte de la structure elle-même.

En somme, un igloo offre un environnement où la chaleur nécessaire pour la fusion de la glace n'est pas suffisante pour provoquer des changements d'état dans la structure, grâce à une combinaison de faible conductivité thermique de la neige, de chaleur latente élevée de la glace et d'une distribution de chaleur stratifiée à l'intérieur. Ces facteurs permettent aux occupants de bénéficier d’un abri efficace tout en préservant l’intégrité de la glace qui constitue l’igloo.

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