ANALOGIE ENTRE L'AIR HUMIDE ET L'EAU SALÉE

    Remarquons tout d'abord que la glace ne contient pas de sel, comme l'eau liquide contient très peu d'air dissous.

    Pour comprendre la différence entre l'évaporation et l'ébullition, on peut faire une analogie entre l'air humide (mélange homogène de vapeur d'eau et d'air sec, le tout à pression constante) et le mélange homogène eau-sel dans l'eau salée. On peut vérifier que dans ces deux solutions (vapeur d'eau dans l'air sec, à pression constante, ou sel dans l'eau), pour l'entropie, seul l'effet de substitution des molécules joue (loi d'Avogadro pour les gaz, et volume identique pour toutes les molécules pour les liquides). De plus, il y a également un effet énergétique, mais il est également rigoureusement analogue : les molécules d'eau ont une énergie potentielle plus basse dans la glace que dans l'eau salée et les molécules d'eau dans le liquide ont une énergie potentielle plus basse que dans la vapeur. L'analogie est donc rigoureuse.

    On peut ainsi considérer que la vapeur d'eau est de l'eau dissoute dans l'air. De même, dans l'eau salée (sel dissous dans l'eau), on peut considérer qu'on a de l'eau dissoute dans le sel. L'équilibre d'évaporation : eau liquide en contact avec de l'air humide, est analogue à l'équilibre de dissolution : glace en contact avec de l'eau salée.
    Le phénomène d'évaporation de l'eau dans l'air qui se produit par la surface à des températures variables et inférieures à 100°C, correspond à la dissolution de la glace dans l'eau salée, qui se produit à des températures variables et inférieures à 0°C. Dans cette analogie, l'ébullition de l'eau à 100°C correspond à la fusion de la glace à 0°C.

    L'analogie permettant de comprendre la différence entre l'ébullition et l'évaporation est présentée dans ce lien. Remarquons qu'en apesanteur, la bulle de vapeur qui se produit quand l'eau bout, grossit sur place, comme le montre la vidéo ci-jointe.
    Si l'on a compris pourquoi l'évaporation de l'eau provoque un refroidissement, on comprend alors pourquoi la dissolution de la glace dans l'eau salée provoque également un refroidissement (mélange réfrigérant).
  De même, la glace se dissout d'autant plus vite que l'eau salée contient beaucoup de sel, donc d'autant moins d'eau. Par conséquent, l'eau s'évaporera d'autant plus vite que l'air contient moins de vapeur d'eau.
À chaque température inférieure à 100°C, correspond une quantité maximale de vapeur d'eau dans l'air. Quand cette quantité maximale est atteinte, on dit que l'air est saturée d'humidité. Le degré hygrométrique est de 100%. De même, à chaque température inférieure à 0°C, correspond une quantité maximale d'eau dans l'eau salée. Plus on est en dessous de 0°C, plus cette quantité d'eau est faible (plus l'eau doit être salée pour ne pas geler, la congélation de l'eau étant l'équivalent de la liquéfaction de la vapeur d'eau).

    Prenons donc de l'eau salée saturée d'eau à -10°C par exemple. La glace est alors en équilibre avec l'eau salée et ne se dissout pas. Augmentons la température. La solution n'est plus alors saturée en eau, la dissolution de la glace reprend.

    Dans cette analogie, prenons de l'air humide à 100% d'humidité; de l'eau liquide est en équilibre avec cet air et ne s'évapore pas. Augmentons la température. L'air n'est plus saturée d'humidité, le degré hygrométrique est inférieur à 100%, et l'évaporation de l'eau reprend. On comprend alors pourquoi l'air est très sec dans les habitations l'hiver, quand l'air qui rentre dans l'habitation par les aérations, garde sa quantité de vapeur d'eau, mais est échauffé. Ceci est explicité dans l'animation ci-jointe. On comprend également avec cette analogie le fonctionnement du psychromètre : quand on met un glaçon dans de l'eau de plus en plus salée, le mélange est de plus en plus réfrigérant.