Solidification du mercure

Cette expérience illustre la solidification du mercure, métal liquide à température ambiante, dans l'azote liquide.

Sommaire

Mercure solidifié.

Verser avec précautions quelques mL de mercure dans un tube à essai. Attention : le mercure est très dense (d=13,6) et peut casser le tube si on ne le verse pas doucement en inclinant le tube.
Plonger le tube à essai dans de l'azote liquide jusqu'à ce que l'ébullition cesse.
Retirer le tube et observer le mercure solidifié, lequel s'est contracté légèrement en se solidifiant : il glisse à l'intérieur du tube. Attention :
- Ne pas toucher le tube froid !
- Le verre très froid peut être fragile, ne pas secouer le tube.
Attendre que le mercure se réchauffe : il redevient liquide.

Le mercure devient solide en dessous de –39°C. L'azote liquide a une température de –196°C. En se solidifiant, le mercure se contracte, c'est-à-dire que son volume est plus faible que lorsqu'il est liquide, contrairement à l'eau qui est un des rares liquides à se dilater à l'état solide.
Il faut beaucoup de temps pour refroidir le volume de mercure car c'est un métal. Les métaux ont une grande capacité calorifique, qui est la quantité de chaleur à retirer pour baisser la température d'un degré. Les métaux ont aussi une grande conductivité thermique, qui est liée à la vitesse avec laquelle la chaleur se propage dans le métal. Il ne faut donc jamais toucher un métal ainsi congelé car la chaleur de nos doigts passerait rapidement et en grande quantité dans le métal : nos doigts se congèleraient rapidement et dangereusement !

Solidification du mercure dans l'azote liquide (1,6 Mo, format AVI), © Michel Bultingaire - Lycée Saint Exupéry, Fameck.

Avec l'aimable autorisation de Michel Bultingaire.

Pour d'autres expériences illustrant l'effet de très basse température sur un métal, voir : Tintement du plomb et Dilatation et contraction du laiton