À quelle température est l’azote liquide et pourquoi ?

Un récipient d’azote liquide dégage un brouillard blanc, tandis que le liquide bout à son contact avec l’air ambiant. Pour interpréter ces observations, il faut distinguer la température d’ébullition du liquide, celle du gaz qui s’en échappe et celle d’un objet refroidi. La valeur couramment citée, environ −196 °C, décrit une condition précise, pas une température universelle applicable à tout ce qui se trouve à proximité.

Quelle est la température de l’azote liquide ?

À la pression atmosphérique, l’azote liquide bout aux alentours de −196 °C. Cette température est le point d’ébullition normal du diazote, de formule N₂ : c’est la température à laquelle ses phases liquide et gazeuse coexistent en équilibre à cette pression. La base de données du NIST Chemistry WebBook rapporte une valeur d’ébullition de 77,34 kelvins. Le kelvin est l’unité de température absolue ; cette valeur correspond à environ −195,8 °C, généralement arrondis à −196 °C dans les documents de vulgarisation et de sécurité.

Le chiffre ne signifie donc pas que tout objet placé près du liquide atteint automatiquement −196 °C. Il caractérise l’équilibre d’ébullition du diazote à pression atmosphérique. Un objet, une surface ou un gaz en contact avec le liquide se refroidit selon ses propriétés, son état initial, la durée et les échanges de chaleur. La température observée dépend aussi du point de mesure et de l’instrument utilisé.

Pourquoi la pression change-t-elle le point d’ébullition ?

Un liquide bout lorsque sa pression de vapeur atteint la pression qui s’exerce sur lui. Si cette pression extérieure varie, la température correspondant à l’ébullition varie elle aussi. C’est pourquoi la valeur de −196 °C doit être associée à la pression atmosphérique : elle n’est pas une constante indépendante des conditions.

Pour lire une valeur expérimentale, vérifiez donc au minimum la substance mesurée, son état physique, la pression et l’unité. Une température exprimée en kelvins ne s’interprète pas comme une température en degrés Celsius : le zéro du kelvin correspond au zéro absolu, tandis que l’échelle Celsius est décalée. Pour comparer deux mesures, assurez-vous également qu’elles portent sur le même phénomène, par exemple l’ébullition du liquide et non le refroidissement d’un matériau voisin.

Le NIST donne aussi des valeurs de transition entre phases solides et liquides : le WebBook rapporte un point triple de 63,14 K et une température de fusion de 63,3 K. Le point triple est la condition de température et de pression où solide, liquide et gaz peuvent coexister. Ces données montrent qu’en refroidissant davantage l’azote, ou en changeant la pression, on ne décrit plus le même état que celui du liquide qui bout près de la pression atmosphérique.

Que signifient les valeurs en kelvins et en degrés Celsius ?

Le point d’ébullition peut être exprimé dans les deux unités : environ 77 K ou −196 °C. Les degrés Celsius sont pratiques pour rapprocher cette température des repères usuels, tandis que les kelvins sont courants dans les données thermodynamiques. Une différence de température de 1 K a la même amplitude qu’une différence de 1 °C ; seule l’origine des deux échelles change.

Il est utile de garder la précision de la source plutôt que de produire une fausse exactitude. Une valeur telle que 77,34 K décrit la donnée consignée dans le WebBook, mais les chiffres significatifs ne garantissent pas que chaque récipient ou chaque mesure réelle reproduise exactement cette valeur. Les conditions de pression, la pureté de l’échantillon, les échanges thermiques et l’étalonnage du capteur peuvent influer sur le résultat. En vulgarisation, « environ −196 °C à pression atmosphérique » exprime généralement mieux le repère pertinent.

Pourquoi un litre de liquide produit-il beaucoup de gaz ?

Lorsqu’il reçoit de la chaleur, l’azote liquide s’évapore et devient du diazote gazeux. Le liquide et le gaz sont la même substance, mais leurs molécules n’occupent pas le même volume apparent : dans le gaz, elles sont beaucoup plus dispersées. La fiche pratique de l’INRS sur le défaut d’oxygène indique qu’un litre d’azote liquide produit environ 693 litres de gaz. Ce rapport est un repère lié aux conditions de comparaison ; il ne signifie pas que le gaz reste dans un volume fixe lors d’un dégagement réel.

Cette expansion explique pourquoi la température et la sécurité sont deux aspects indissociables du sujet. L’azote gazeux peut déplacer une partie de l’air et diminuer la proportion d’oxygène respirable, notamment dans les zones confinées ou peu ventilées. L’INRS rappelle que l’utilisation d’azote liquide pour abaisser la température peut créer un risque d’atmosphère appauvrie en oxygène. L’absence de couleur et d’odeur du diazote rend ce danger difficile à détecter par les sens.

La température très basse présente également un risque de gelure en cas de contact avec le liquide ou des surfaces fortement refroidies. La carte internationale de sécurité chimique sur l’azote liquéfié indique une densité du liquide de 0,808 kg/L à son point d’ébullition et avertit du risque de gelures ainsi que de l’appauvrissement en oxygène lors de l’évaporation. Ces données décrivent les propriétés du produit ; elles ne constituent pas un protocole de manipulation. Son usage relève d’équipements et de mesures de prévention adaptés, et non d’une expérience improvisée.

Comment interpréter une température mesurée ?

Avant de comparer une mesure à −196 °C, demandez-vous ce que le capteur mesure réellement. Un thermomètre dans le liquide, une sonde sur un récipient refroidi et une mesure dans le gaz au-dessus du liquide ne renseignent pas sur la même zone. La valeur affichée peut aussi évoluer au cours du temps, car l’azote absorbe de la chaleur et s’évapore.

Pour vérifier un résultat, procédez par comparaison raisonnée, sans chercher à reproduire une manipulation à domicile :

• Identifiez si la donnée concerne le liquide, le gaz ou un objet refroidi.
• Vérifiez la pression associée à la valeur de référence.
• Notez l’unité et la précision annoncée par la source ou l’instrument.
• Comparez des mesures prises dans des conditions et à des emplacements comparables.
• Gardez à l’esprit qu’une différence avec −196 °C peut être cohérente si la pression ou le point de mesure diffère.

Ces réflexes s’inscrivent dans l’étude des changements d’état et des mesures en laboratoire, thèmes abordés dans les réactions et les mesures chimiques. Ils évitent de confondre une propriété physique de l’azote avec une température garantie pour tout matériau refroidi.

Azote liquide et engrais azotés, deux sujets différents

Le mot « azote » désigne ici l’élément chimique, mais les sujets ne sont pas interchangeables. L’azote liquide est du diazote N₂ refroidi jusqu’à son état liquide ; les engrais azotés contiennent des composés qui apportent de l’azote aux plantes. Leur composition et leur rôle ne se déduisent pas du point d’ébullition du diazote. Pour distinguer ces usages agricoles, la chimie des sols et des plantes est présentée dans les éléments N, P et K.

Retenez donc le repère central avec sa condition : l’azote liquide bout vers −196 °C à pression atmosphérique. Les valeurs en kelvins, les transitions solide-liquide et l’expansion lors de l’évaporation complètent cette réponse ; elles ne changent pas le fait que toute température doit être reliée à une pression, une phase et un point de mesure précis.