Aussi étrange que cela puisse paraître, c’est vrai. Un mélange cinquante-cinquante d’éthylène glycol et d’eau ne gèlera pas jusqu’à ce que la température descende à environ 34 degrés en dessous de zéro Fahrenheit (-37 degrés Celsius), tandis que l’antigel pur gèlera à environ 11 degrés au-dessus de zéro (-12 degrés Celsius). Voyons ce qui se passe ici.
Il arrive que le mélange de presque tout dans l’eau abaisse le point de congélation en dessous de la valeur normale de l’eau de 32 degrés Fahrenheit (0 degré Celsius). En principe, vous pouvez ajouter du sel, du sucre, du sirop d’érable ou de l’acide de batterie au liquide de refroidissement de votre moteur et ils fonctionneraient tous dans une certaine mesure, mais pour des raisons évidentes, ils ne sont pas recommandés.
Dans les premiers temps des automobiles, ils utilisaient occasionnellement du sucre et du miel comme antigel. Plus tard, l’alcool est devenu populaire, mais il bout trop tôt. De nos jours, nous utilisons un produit chimique liquide incolore appelé éthylène glycol, qui ne bout pas. L’antigel commercial contient également des inhibiteurs de rouille et un colorant vif pour aider à localiser les fuites dans le système de refroidissement et, non par hasard, pour le rendre technologiquement sophistiqué.
Le pouvoir de protection contre le gel des substances dissoutes dans l’eau est lié à une différence fondamentale entre la disposition des molécules dans les liquides (comme l’eau) et dans les solides (comme la glace).
Dans l’eau, comme dans tous les liquides, les molécules glissent librement comme une masse de corps huilés lors d’une orgie. Ils sont vaguement attirés les uns par les autres, mais ils ne sont pas connectés dans des positions fixes, comme ils le sont dans la plupart des solides. C’est pourquoi vous pouvez verser un liquide, mais pas un solide.
Pour que l’eau liquide gèle, les molécules doivent alors ralentir et se déposer dans les positions très appropriées et rigides qu’elles doivent occuper dans un cristal de glace. Si on lui donne suffisamment de temps pour trouver ces positions, c’est-à-dire si les molécules sont ralenties suffisamment progressivement par un refroidissement progressif, l’eau est capable de former des morceaux de glace assez gros.
Et c’est exactement ce dont nous avons peur, car lorsque l’eau gèle, elle se dilate et la pression qui en résulte peut fissurer les passages de refroidissement du bloc moteur. Les molécules étrangères dans l’eau, telles que l’éthylène glycol, par exemple, jettent une clé de singe dans ce processus de congélation de deux manières.
Tout d’abord, en encombrant simplement l’endroit, ils interfèrent avec la capacité des molécules d’eau à tomber dans les endroits précis nécessaires à la formation d’un cristal de glace solide. C’est comme si une équipe d’exercices militaires essayait de tomber en formation pendant qu’une foule de civils courait sur le terrain. En se mettant en travers du chemin, les molécules étrangères empêchent les cristaux de glace de devenir aussi gros et uniformes qu’ils le voudraient. Même si l’eau gèle, alors, le résultat sera une neige fondante de petits cristaux de glace, plutôt qu’un seul iceberg dur comme la roche et fissurant le moteur.
Mais le principal effet des molécules étrangères sur l’eau de congélation est qu’elles empêchent l’eau de geler jusqu’à une température inférieure à la normale. Ce qui se passe, c’est que les molécules d’éthylène glycol « diluent » l’eau, réduisant ainsi le nombre de molécules d’eau qui peuvent se regrouper en un seul endroit pour former un cristal de glace. Pour cette raison, nous devons ralentir encore plus les molécules d’eau en continuant à abaisser la température, afin d’en obtenir suffisamment pour se mettre en place ensemble sous forme de cristal de glace.
Pourquoi alors l’éthylène glycol pur gèlera-t-il à une température plus élevée qu’un mélange à 50% avec de l’eau? Il gèle plus rapidement parce que les molécules d’éthylène glycol sont perturbées par des molécules d’eau, tout comme les molécules d’eau sont perturbées par des molécules d’éthylène glycol. Cela fonctionne dans les deux sens.
L’eau abaisse le point de congélation de l’éthylène glycol, tout comme l’éthylène glycol abaisse le point de congélation de l’eau. Ainsi, l’éthylène glycol mélangé à de l’eau ne gèlera pas aussi facilement que lorsqu’il est pur. Oui, on peut dire que l’eau empêche l’antigel de geler.