On trouve dans le commerce des chaufferettes avec du liquide que l’on place dans la poche pour nous réchauffer quand il fait froid.
L’utilisation est assez simple : on « clique » une pièce métallique, le liquide se cristallise à vue d’œil et ça se met à chauffer pendant 20 à 30 minutes.
Une fois refroidie, il suffit de replacer la chaufferette quelques minutes dans l’eau bouillante afin de dissoudre tous les cristaux, puis de laisser refroidir : elles sont alors prêtes pour un nouveau cycle. Ces chaufferettes sont utilisables presque indéfiniment.
Comment ça marche ?
Le produit qui se trouve dans les chaufferettes est une solution d’acétate de sodium en concentration très importante. Trop, même : la concentration est telle que son point de saturation est situé à +54 °C. Ceci signifie qu’en dessous de cette température, l’acétate de sodium devrait être solide.
Or, avant utilisation, le produit est entièrement liquide et sa température est bien en dessous de 54 °C. Pourquoi ? La réponse : avant utilisation, la solution d’acétate de sodium est dite sursaturée.
Normalement, quand une solution fortement concentrée refroidit, elle atteint un point où les cristaux commencent à se former spontanément. C’est le point de saturation : la température n’est plus assez chaude pour garder le produit dissout dans l’eau et des cristaux apparaissent. Pour l’acétate de sodium, ceci se produit dès que l’on passe sous les 54 °C.
Dans notre chaufferette, il n’y a pas de cristallisation : le produit reste entièrement dissout même à 20 °C. La raison à cela est qu’il ne peut pas cristalliser tout seul : il lui faut un sorte de « coup de pouce » pour se solidifier. Tant qu’il n’y a pas ce phénomène déclencheur, le produit restera totalement dissout et liquide.
L’élément déclencheur, c’est le rôle de la pièce métallique : en la claquant, on crée une petite onde de choc qui va produire quelques cristaux d’acétate de sodium solide qui vont permettre à toutes les autres molécules de cristalliser tout autour jusqu’à ce que l’ensemble de la chaufferette soit durci.
Un phénomène exothermique
Là où ça devient intéressant, c’est que la cristallisation de l’acétate de sodium est exothermique : elle dégage de la chaleur. Sa forme dissoute est en effet plus énergétique que sa forme cristalline et en se solidifiant la différence d’énergie est libérée sous la forme de chaleur.
Ce procédé est un moyen comme un autre de stocker de l’énergie : le simple fait que l’acétate de sodium reste dissoute en dessous de son point de précipitation constitue une source d’énergie : la seule façon de récupérer l’énergie est de provoquer une solidification du produit, grâce à la pièce métallique.
Maintenant, lorsque l’on place la chaufferette dans l’eau bouillante, on réinjecte de l’énergie dans l’acétate de sodium. Ce dernier se dissout et reste ensuite liquide tant que l’on ne force pas sa cristallisation avec la pièce métallique. C’est ce qui permet de la réutiliser de nombreuses fois.
Conclusion
Les chaufferettes « magiques » fonctionnent car la phase liquide est plus énergétique que la phase solide. Lorsque l’on force un liquide à prendre sa forme solide, on libère cette énergie sous forme de chaleur.
Ici, ceci est rendu possible grâce à l’acétate de sodium en solution sursaturée, qui reste liquide bien en dessous de sa température de saturation. C’est ça qui permet de solidifier le liquide au moment de son choix, et à l’aide d’une petite pièce en métal.
Une fois utilisé, on réactive l’ensemble en faisant fondre la chaufferette dans l’eau bouillante.
On peut trouver ces chaufferettes en ligne, par exemple sur Amazon pour pas trop cher (5 à 10 €)
Maintenant, il existe également des chaufferettes thermiques, qui utilisent de l’essence à Zippo et un ingénieux système catalytique au platine. Il y a tout autant de science dans ceux-là : les chauffes-mains catalytiques Peacock® et Zippo® ? !
