Condensation

De la vapeur d’eau aux gouttelettes

L’air contient presque toujours de la vapeur d’eau, invisible. Lorsque les conditions changent, une partie de cette vapeur peut repasser à l’état liquide et former de minuscules gouttes. C’est la condensation. On l’observe sur une bouteille froide, un miroir après une douche ou une vitre froide.

La bouteille froide ne « fuit » pas

Quand des gouttes apparaissent à l’extérieur d’une bouteille sortie du réfrigérateur, elles ne traversent pas la paroi. La surface froide refroidit l’air situé juste à côté. Une partie de la vapeur d’eau présente dans cet air se condense alors sur la bouteille.

Pourquoi le refroidissement favorise-t-il la condensation ?

À mesure que l’air se refroidit, la quantité maximale de vapeur d’eau qui peut y rester sans condensation diminue. Si le refroidissement est suffisant, l’air atteint la saturation et de l’eau liquide peut apparaître. La température à laquelle cette saturation est atteinte, pour une quantité donnée de vapeur d’eau, est appelée point de rosée.

Le point de rosée est un outil utile en météorologie et pour comprendre la buée. Il ne faut pas le confondre avec la température de l’air : deux masses d’air à la même température peuvent avoir des humidités différentes et donc des points de rosée différents.

Buée, rosée et nuages : un même principe général

La rosée se forme lorsque des surfaces proches du sol deviennent suffisamment froides pour provoquer la condensation de vapeur d’eau. Dans l’atmosphère, le refroidissement de l’air peut conduire à la formation de très petites gouttelettes autour de particules : c’est un mécanisme essentiel de formation des nuages.

Condensation et évaporation sont opposées

Lors de l’évaporation, des molécules quittent le liquide et passent dans l’air. Lors de la condensation, le mouvement net se fait dans l’autre sens. Dans un système fermé, les deux phénomènes peuvent même avoir lieu simultanément ; un équilibre peut s’établir lorsque leurs vitesses se compensent.

La condensation libère de l’énergie

Le changement d’état ne concerne pas seulement l’aspect de la matière. Quand la vapeur d’eau se condense, de l’énergie est transférée vers l’environnement. Cette chaleur latente joue un rôle important dans l’atmosphère : l’eau qui s’évapore à un endroit peut transporter de l’énergie avant de se condenser ailleurs.

La condensation forme de minuscules gouttelettes. La pluie demande ensuite que des gouttes deviennent suffisamment grosses pour tomber. Il ne faut donc pas résumer la pluie à « de la vapeur qui devient directement une grosse goutte ». La formation et l’évolution des gouttelettes dans les nuages constituent un ensemble de processus atmosphériques plus riche.

Condensation ou précipitation ?

Le même raisonnement permet de comprendre pourquoi une salle de bains se couvre rapidement de buée après une douche chaude. La douche apporte beaucoup de vapeur d’eau à l’air ; les surfaces les plus froides deviennent des lieux privilégiés de condensation.

Une vitre froide peut refroidir la mince couche d’air qui la touche. Si cette couche atteint son point de rosée, de petites gouttes apparaissent sur le verre. Dans une voiture en hiver, l’air intérieur est souvent chaud et humide à cause de la respiration des occupants ; les vitres sont froides, ce qui favorise la condensation sur leur face intérieure. Ventiler ou envoyer de l’air plus sec et plus chaud sur le vitrage aide à faire disparaître la buée.

Pourquoi une vitre se couvre-t-elle parfois de buée ?

L’essentiel

La condensation transforme de la vapeur d’eau en eau liquide lorsque les conditions deviennent favorables, souvent à la suite d’un refroidissement. Elle explique la buée, la rosée et une partie de la formation des nuages. Elle constitue le processus inverse de l’évaporation et intervient en permanence dans le cycle de l’eau.