La manipulation de la glace carbonique compte parmi les expériences scientifiques les plus populaires, avec cet effet « savant fou » que donne la brume épaisse.
Elle ne saurait être réalisée par les enfants puisque la glace carbonique (ou glace sèche, « dry ice » en anglais), dont la température est de -80°C, présente de nombreux dangers, que nous allons détailler ici.
Ingestion
Ingérer de la glace carbonique peut être mortel. Les enfants adorent croquer les glaçons et pourraient être tentés de faire de même avec la carboglace s’ils n’étaient prévenus.
On peut l’utiliser en cuisine « moléculaire » et en mettre dans certains cocktails pour obtenir un bel « effet brume »: il faut là encore s’abstenir d’ingérer le bâtonnet de glace !
Risque de brûlure
La glace sèche peut occasionner de graves brûlures et seules quelques secondes suffisent pour une brûlure légère. Paradoxalement, quelque chose de très froid (en deçà de -20°C) peut brûler, certes différemment du chaud (plus de 45°C).
Pour une brûlure par le froid, des cristaux de glace se forment dans nos cellules et les détruisent. Le corps réagit également en cessant d’irriguer ces cellules de sang: il les sacrifie, en quelque sorte, selon un mécanisme de survie face au froid qui consiste à fournir en priorité les organes vitaux aux dépends des extrémités.
Pour une brûlure par le chaud, les cellules cuisent ; l’issue fatale est la même pour nos cellules, par le chaud ou par le froid.
Notre cerveau, qui perçoit bien le danger, nous envoie alors un signal de brûlure ; les cellules mortes se vident de leur eau, qui s’accumulent sous la peau et forment une cloque !
Il convient de préciser que nos capteurs sensoriels sont distincts pour le froid intense ou la forte chaleur.
Risque d’explosion
Lorsqu’on utilise de la glace carbonique pour faire de jolies expériences, on assiste à une sublimation : le passage direct et soudain de l’état solide à l’état gazeux, sans passer par l’état liquide ; or, le dioxyde de carbone, comme toute matière, occupe plus de volume à l’état gazeux qu’à l’état solide ; si l’on maintient la glace carbonique dans un contenant hermétique et rigide (i.e. dans un volume fixe), la pression va beaucoup augmenter et le contenant risque d’exploser tôt ou tard.
On pourra utiliser cela délibérément – pour le spectacle par exemple – mais avec beaucoup de précautions ; toutefois, le plus souvent, les utilisateurs ignorent le risque d’explosion ou sous-estiment la pression exercée.
Comment d’ailleurs connaître la pression interne du contenant ? À quel point en êtes-vous ? Pouvez-vous encore ouvrir le contenant pour en réduire la pression ou risque-t-il d’exploser alors que vous vous en saisissez?
Plus on attend, plus la glace se sublime et plus l’explosion risque d’être forte. S’approcher pour tenter de dépressuriser n’est pas sans risque (une cocotte-minute dispose à ce titre d’un dispositif de dépressurisation). Le seul moyen de s’en sortir est de tenir le contenant très éloigné et – par exemple – de tirer dessus… Et vous ne souhaitez pas vous retrouver en pareille situation…
Assurez-vous donc de ne pas créer une bombe à glace carbonique à votre insu : ne mettez jamais la glace carbonique dans un contenant hermétique, notamment une bouteille en plastique (ou, pire, en verre).
S’il était besoin de préciser les dangers d’une telle explosion, les voici:
- la détonation est très forte et peut engendrer une perte d’acuité acoustique ;
- le contenant vole en éclats et peut projeter des bouts coupants à grande vitesse, ainsi que de la glace carbonique susceptible de pénétrer votre peau et de causer ainsi de sérieux dégâts (brûlures, bulles de gaz…).
Asphyxie
Il est souhaitable de manipuler la glace carbonique dans un espace suffisamment bien ventilé, en fonction des quantités que vous utilisez.
Une grande quantité de glace peut, en se transformant en gaz, modifier la composition de l’air de la pièce ; comme vous le savez sûrement, inhaler du gaz carbonique en trop grande quantité est toxique et peut à l’extrême être fatal.
Il faut également tenir compte du fait que le gaz ainsi produit est plus dense que l’air ambiant de par sa froideur et sa composition ; il se concentre dès lors au niveau du sol (si vous étiez tenté de mener l’expérience alors que bébé joue sur son tapis d’éveil ou que votre tortue domestique rôde aux alentours).
Les symptômes d’une intoxication au gaz carbonique sont généralement une inspiration plus profonde et pénible, des maux de tête, une perte de lucidité, pouls et tension accrus, des contractions musculaires.
Projections d’eau bouillante
Pour obtenir une belle brume bien dense avec de la glace sèche, il est nécessaire de la mélanger à de l’eau bouillante. À l’instant où vous versez l’eau sur la glace, le dégagement de gaz sera très important et de l’eau bouillante peut vous revenir à la figure.
De même, si vous faites votre mélange dans une pissette, la pression y sera subitement très importante et de l’eau bouillante peut être projetée via la tige.
Conclusion
Il est très amusant d’utiliser de la glace carbonique pour animer un événement ou une soirée, à condition d’en connaître les dangers potentiels et de la manipuler avec prudence et discernement!
Dans le cadre des ateliers scientifiques pour enfants que propose Les Petits Atomes, la glace sèche est l’une des rares expériences que les enfants n’effectuent pas eux-mêmes: seul l’animateur est habilité à conduire les manipulations, dans un cadre très strict.