J’ai profité du froid récent pour augmenter notre capacité de réfrigération en mettant certaines boissons sur le porche devant la porte de la cuisine. Une nuit, lorsque la température extérieure est tombée à 10 degrés Fahrenheit, certaines canettes de cola ont explosé. En outre, une bouteille en plastique de deux litres de cocktail de jus de canneberge présentait une qualité étrange. L’eau a gelé, mais pas les autres contenus. Je me demande pourquoi le contenu rouge n’a pas gelé. Ai-je découvert un nouvel antigel?
Je ne pourrais pas remplir le système de refroidissement de ma voiture avec du jus de canneberge si j’étais vous. C’est assez corrosif à cause de son acidité, et son sucre ferait de la gomme dans les œuvres. Mais vous avez découvert un phénomène intéressant.
Selon la liste des ingrédients que vous m’avez envoyés, votre cocktail contient « de l’eau filtrée, du jus de canneberge (à partir de concentré et de jus de canneberge), du sirop de maïs à haute teneur en fructose, de l’acide ascorbique (vitamine C). »Mettre de côté la question de savoir comment ils ont obtenu cet ingrédient « jus de canneberge » en combinant du jus de canneberge avec du concentré de jus de canneberge (cela ne ferait-il pas du jus et demi?), nous voyons qu’avec l’eau il y a beaucoup de molécules étrangères dans cette bouteille, des molécules de sucres et divers trucs de canneberges rouges. »
Combien de trucs de canneberge? L’étiquette dit « Cocktail de jus de Canneberge », pas « Jus de Canneberge ». »Vous pouvez également voir des étiquettes de boissons qui admettent être « Boisson au jus XX », où XX est un fruit ou un légume. Les « cocktails » et les « boissons » ne sont pas du pur jus XX. Selon toute probabilité, votre cocktail ne contient que 20 à 27% de jus de fruits réels. Vérifiez l’étiquette; la FDA exige que le pourcentage de jus soit indiqué.
Pourtant, la grande majorité des molécules dans la bouteille sont du bon vieux H2O qui, bien sûr, gèle à 32 degrés Fahrenheit. Lorsque les molécules d’eau auront été refroidies à cette température, elles auront suffisamment ralenti pour se joindre à un réseau cristallin serré – de la glace – qui est si difficile à briser que (surprise!) la glace est une substance beaucoup plus dure que l’eau liquide.
Avec toutes ces autres molécules extraterrestres flottant là-dedans, les molécules d’eau ont eu du mal à se trouver pour former des cristaux de glace. Mais ils ont finalement gelé lorsqu’ils ont été ralentis encore plus loin, c’est-à-dire à une température inférieure à 32 degrés. Mais les molécules d’eau sont connues pour coller fortement ensemble. Ainsi, quand ils ont gelé, ils ont pu mettre toutes ces molécules étrangères de côté pour former de la glace relativement pure et pure. D’où la glace claire et d’apparence normale que vous avez vue. Le « truc de canneberge » rouge avait été laissé dans le liquide non congelé.
(Les icebergs des régions arctiques sont constitués d’eau relativement exempte de sel pour la même raison, malgré le fait qu’ils aient été gelés à partir d’eau de mer salée.)
À propos de ces boîtes de cola qui explosent. Comme tout le monde le sait, l’eau se dilate lorsqu’elle gèle. C’est parce que les molécules d’eau dans la glace sont sous la forme d’une structure en treillis ouverte, alors que sous la forme liquide, elles avaient joui d’une intimité joue par joue. Pendant la transition de congélation de la proximité à la formation espacée, le volume doit augmenter, et cette expansion est ce qui sépare les boîtes. Si vous aviez regardé à l’intérieur, vous auriez vu que la glace était de l’eau relativement pure, laissant toute la ferraille colorée derrière, tout comme dans le cocktail de jus de canneberge.
Essayez-le. Mettez une bouteille de coca ou de Pepsi en plastique transparent ouverte dans votre congélateur, et quand elle gèle, vous verrez de beaux cristaux de dentelle de glace claire pure sur un fond brun.
Maintenant, si vous étiez resté debout toute la nuit comme un bon scientifique, prenant des lectures de température minutieuses tout en enregistrant vos observations dans votre cahier de laboratoire, vous auriez peut-être découvert la séquence des événements au fur et à mesure que vos boissons se refroidissaient. Permettez-moi de déduire ce qui a dû se passer.
D’une part, le cocktail de jus de canneberge doit d’abord avoir congelé, à une température d’un degré ou deux inférieure à 32 degrés, car il s’agit principalement d’eau contenant peu « d’autres choses ». Le soda, qui contient beaucoup plus de sucre, d’acide phosphorique et d’autres ingrédients dissous pour abaisser un peu son point de congélation, a gelé à une température de quelques degrés inférieure à celle du cocktail.
Pour une autre chose, il y avait une pression de gaz à l’intérieur des canettes de soda, non? Eh bien, la pression du gaz supprime l’expansion qui accompagne la congélation, tout comme une pression sur une miche de pain qui cuit empêcherait sa montée. Ainsi, le soda n’a pas pu geler jusqu’à ce que sa température soit encore plus basse que s’il avait été ouvert à l’air.
Et une autre chose. Votre coca était-il un Coca Classique ou un Coca Diète? Le coke classique et le coke diététique diffèrent principalement par leur type d’édulcorant: une quantité assez importante de sucre ou de sirop de maïs par rapport à une petite quantité d’édulcorant artificiel. Plus il y a de molécules étrangères dans l’eau, plus son point de congélation sera bas. Le coke classique aurait donc gelé à une température encore plus basse que le coke diététique.
Comme l’a dit Mark Twain, « Il y a quelque chose de fascinant dans la science. On obtient des rendements aussi sains de conjectures d’un investissement de fait aussi insignifiant. »
Labelingo: Le lecteur perspicace Anonyme de Falls Church envoie l’étiquette d’un paquet de Tarte aux légumes de marque Fresh Fields de Whole Foods Faite De Légumes Rôtis (c’est juste le nom, pas la recette). Parmi plus de 20 autres ingrédients, il répertorie « gémissement rouge. »Pas de tétras rouges, de bœuf, de crabe ou de carpe?
(Avez-vous remarqué des choses stupides sur les étiquettes des aliments? Envoyez vos contributions Labelingo, avec votre nom et votre ville, à Food 101, Food Section, The Washington Post, 1150 15th St. NW, Washington, D.C. 20071 ou à l’adresse e-mail ci-dessous.)
Robert L. Wolke (www.professeurscience.com) est professeur émérite de chimie à l’Université de Pittsburgh et l’auteur, plus récemment, de « Ce qu’Einstein a dit à son cuisinier: La science de la cuisine expliquée » (W.W. Norton, 25,95 $). Il peut être joint à [email protected] .