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Q : Quelle est la meilleure glacière, du point de vue de la physique ?

A : Tout d’abord, un rappel de physique du lycée : la chaleur, au niveau atomique, est le mouvement des molécules. Plus elles se déplacent rapidement, plus le solide/liquide/gaz est chaud. Dans un gaz chaud, cela signifie que les molécules se déplacent rapidement et rebondissent sur les parois. Dans un solide chaud, les molécules vibrent là où elles se trouvent, transmettant leurs vibrations à toutes les voisines qui vibrent plus lentement grâce aux liaisons moléculaires élastiques qui maintiennent le solide ensemble.

Le froid est l’absence de chaleur, un peu comme l’obscurité est l’absence de lumière. Le but d’un refroidisseur, alors, n’est pas tant de garder le « froid » à l’intérieur, mais de garder la chaleur à l’extérieur. La façon dont une glacière peut le faire dépendra de trois facteurs clés : l’isolation, l’air et la glace.

Alors, quelle est la meilleure glacière ? Pensez-y d’un point de vue thermodynamique :

Une avec une isolation épaisse en mousse à cellules fermées

Généralement, toutes les glacières commerciales utilisent la même méthode d’isolation : la mousse entre les parois intérieures et extérieures. La mousse est un bon isolant pour deux raisons. Premièrement, elle est remplie de bulles de gaz ; les gaz conduisent la chaleur moins efficacement que les liquides ou les solides, et le fait de piéger le gaz dans de petites bulles empêche le gaz de transférer efficacement la chaleur par convection. Deuxièmement, les molécules de polymère qui composent les parois des bulles sont liées de manière assez lâche, ce qui limite la vitesse à laquelle la chaleur peut être transférée d’une molécule à l’autre. (Les molécules des matériaux à forte conductivité thermique, comme le métal, contiennent des électrons libres, qui transfèrent la chaleur plus facilement que leurs homologues moins mobiles.)

Mais toutes les mousses ne sont pas créées égales ! Vous avez votre mousse à cellules fermées et votre mousse à cellules ouvertes. La mousse à cellules fermées est dense et rigide, et la plupart des bulles de gaz ne se touchent pas. La mousse à cellules ouvertes est plus souple et plus légère, mais comme la plupart des bulles de gaz sont en contact les unes avec les autres, il est plus facile pour la chaleur de la traverser et elle est donc moins isolante. Les deux types de mousse contiennent également différents types de gaz : Les bulles à cellules ouvertes sont souvent remplies de vapeur d’eau, tandis que les mousses à cellules fermées sont remplies d’une variété d’autres produits chimiques aux propriétés plus isolantes, comme le pentane. (Pendant des décennies, la plupart des mousses isolantes à cellules fermées étaient remplies de CFC ; ceux-ci ont été progressivement éliminés après la découverte de leur impact sur la couche d’ozone. La plupart des gaz de mousse actuels ne sont pas tout à fait aussi bons pour protéger les viandes froides, mais ils sont nettement meilleurs pour protéger l’atmosphère !)

La mousse à cellules ouvertes est le type de mousse utilisé dans les boîtes à lunch à côtés souples et autres, tandis que les glacières à côtés durs contiennent généralement de la mousse à cellules fermées dans leurs parois. En raison de leur différence de pouvoir isolant, il est presque toujours préférable d’opter pour une glacière à parois rigides plutôt que pour une glacière à parois souples, tant que la portabilité n’est pas un facteur limitant.

En dernier lieu, et de manière plus intuitive, l’efficacité de votre glacière dépendra de l’épaisseur de la mousse utilisée pour l’isoler. Certaines glacières moins chères n’ont pas d’isolation dans leur couvercle, ou ont alors une isolation plus fine au fond de la glacière ; ces deux facteurs réduiront l’efficacité de votre glacière. En outre, si le couvercle de votre glacière comporte des porte-gobelets, envisagez d’y placer un bouchon en matériau isolant, comme le polystyrène, au fond de ceux-ci. (Ou si vous ne les utilisez pas, pensez à les remplir de mousse en bombe ou de mousse à mémoire de forme !)

Une qui reste pleine et non ouverte

Par rapport aux solides et aux liquides, l’air est un mauvais conducteur de chaleur. Mais ne le sous-estimez pas ! Chaque fois que le contenu de votre glacière entre en contact avec l’air plus chaud de l’extérieur, ces molécules qui se déplacent plus rapidement entrent dans l’air et donnent des coups dans les côtes de vos molécules froides, ce qui les fait bouger plus rapidement et rend votre bière un peu plus chaude. Pour cette raison, il est préférable que votre glacière ne soit pas ouverte souvent. Envisagez d’avoir des glacières séparées pour la nourriture et pour les boissons.

En outre, une bonne glacière sera hermétique. Vérifiez le joint autour du couvercle de votre glacière, et assurez-vous qu’il laisse entrer le moins d’air possible. Certaines glacières, comme celles des marques YETI et Orca, sont moulées à partir d’une seule pièce de plastique, sans joint, selon un procédé appelé roto-moulage. C’est incroyablement efficace pour empêcher l’air d’entrer, mais cela peut aussi être incroyablement cher.

S’il est possible de remplir votre glacière de manière à ce qu’il n’y ait pas de poches d’air, faites-le – de préférence avec de la glace. En effet, alors qu’un mélange de glace et d’eau fondue dans votre glacière sera toujours à 32 degrés Fahrenheit, l’air contenu dans votre glacière sera plus chaud que cela. Remplir ces poches d’air avec de la glace permet de se débarrasser de ce problème.

Une avec une quantité (et une forme) appropriée de glace

Le ratio généralement accepté de glace par rapport au contenu est d’environ 2:1. (Le ratio idéal comporte tellement de facteurs, y compris la chaleur spécifique de votre contenu, que ce n’est pas quelque chose qui vaut la peine d’être calculé avant chaque voyage de camping). La vitesse de fonte de la glace est directement liée à sa surface : Un bloc de glace fond beaucoup plus lentement qu’une quantité équivalente de glace en petits cubes. Envisagez d’acheter un bloc de glace, ou faites congeler de l’eau dans un bidon en plastique pour fabriquer votre propre « bloc ». (Après la publication de cet article, le professeur de physique Fred Bucheit nous a écrit pour nous rappeler que la fonte de la glace est en fait souhaitable, puisque c’est ainsi que la glace absorbe la chaleur qui, autrement, réchaufferait votre bière. Si vous voulez que votre contenu soit au maximum du froid, les cubes à fonte rapide sont vos amis ; si vous avez un long voyage où votre contenu ne doit pas être gelé, les blocs de glace dureront beaucoup plus longtemps.)

A mesure que la glace fond, le niveau d’eau de votre glacière augmentera. Ne la videz pas ! Elle continue à isoler le contenu de votre glacière. (L’eau peut mieux conduire la chaleur que l’air, mais tant que l’eau est plus froide que l’air, c’est le meilleur choix pour conserver votre bière.)

Les molécules qui se déplacent rapidement sont l’ennemi des choses froides, et maintenir ces molécules à distance est la vaillante ambition de toutes les glacières – les meilleures profitent pleinement des lois de la physique pour maximiser leur puissance.

Meredith Fore aime son cidre dur glacé et écrit pour WIRED sur la physique en tant que AAAS Mass Media Fellow.

Mise à jour le 7-11-19, 21 h EDT, pour préciser comment la fonte de la glace peut réellement aider à garder vos boissons froides.

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