Définition de l'ébullition
L'ébullition est le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Elle se produit lorsque la pression de vapeur saturante est égale à la pression atmosphérique. Nous nous concentrerons ici sur l'ébullition de l'eau. La pression de vapeur saturante de l'eau est directement proportionnelle à sa température : plus la température est élevée, plus sa pression de vapeur saturante est importante. Lorsqu'on chauffe de l'eau, de petites bulles se forment généralement au fond du récipient. Leur présence indique le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Si la pression de vapeur saturante à l'intérieur d'une bulle est inférieure à la pression atmosphérique, la bulle se contracte et implose avant d'atteindre la surface. L'implosion de la bulle est due au fait que la force exercée par l'air extérieur est supérieure à celle de la vapeur d'eau contenue dans la bulle. La pression atmosphérique étant supérieure à la pression de vapeur dans la bulle, l'air extérieur exerce une force plus importante (P = F/A).
Lorsque la température de l'eau augmente, la pression de vapeur saturante dans la bulle augmente également. Si cette pression est égale ou supérieure à la pression atmosphérique extérieure, la bulle grossit et flotte jusqu'à atteindre la surface. Une fois à la surface, elle éclate et la vapeur d'eau qu'elle contient est libérée. Il se produit alors une ébullition. La bulle grossit car la force de pression de la vapeur d'eau à l'intérieur est supérieure à celle de l'air extérieur.
La pression de vapeur à l'intérieur de la bulle est supérieure à la pression atmosphérique extérieure, ce qui signifie que la vapeur exerce une force plus importante. À mesure que la bulle grossit, le volume de vapeur augmente également, et sa densité diminue. Cette diminution de densité (inférieure à celle de l'eau) permet à la bulle de remonter à la surface. Ce phénomène est comparable à celui du bois sec ou du liège flottant à la surface de l'eau. Le bois sec ou le liège flottent car leur densité est inférieure à celle de l'eau.
Pression de vapeur saturante de l'eau
D'après l'explication précédente, l'ébullition de l'eau se produit lorsque sa pression de vapeur saturante est égale ou supérieure à la pression atmosphérique. Par conséquent, le point d'ébullition de l'eau dépend fortement de la pression atmosphérique : plus la pression atmosphérique est basse, plus le point d'ébullition est bas, et inversement. Généralement, plus un lieu est situé en altitude, plus la pression atmosphérique y est faible. On peut donc conclure que plus un lieu est situé en altitude, plus son point d'ébullition est bas.
Le point d'ébullition en altitude est inférieur à celui en bord de mer. L'eau chauffée en altitude bout plus vite qu'en plaine. Cependant, la cuisson du riz en altitude est plus longue car l'eau bout à une température plus basse. Pour une cuisson plus rapide, on utilise généralement un autocuiseur . L'autocuiseur augmente la pression de l'air, ce qui élève le point d'ébullition. Grâce à cette température plus élevée, l'eau bout plus vite et le riz cuit plus rapidement.
