Pourquoi la porte du frigo colle-t-elle en été ?

La question

Parfois -particulièrement en été- la porte du frigo ou du congélateur colle. Vous avez beau forcer, elle ne semble pas vouloir s'ouvrir. Savez-vous d'où vient cette résistance ?
Frigidaire

La réponse

La réponse est intuitive et tient en trois mots: différence de pression. Prenons un frigo en été: l'expérience nous montre que la porte ne colle pas au premier essai, mais seulement au second.
 
Vous le savez certainement, l'air chaud se dilate: il prend plus de place que de l'air froid. Lors de la première ouverture, de l'air à température et pression ambiante s'est engouffré dans le frigo. Lorsque la porte est fermée, et parce que le frigo est froid, cet air chaud se refroidit rapidement, se contracte et prend donc moins de place. Mais comme le volume du frigo ne change pas, l'air froid dispose de plus d'espace qu'il ne lui en faut : sa pression diminue. La pression à l'intérieur du frigo devient plus faible que celle de l'extérieur et la porte est aspirée: elle colle.
 
Logo astuce
Le joint de la porte du frigo n'est pas parfaitement étanche. Attendez donc quelques minutes, le temps que de l'air s'infiltre : les pressions s'égalisent à nouveau et la porte s'ouvre sans problème.
 
Un peu plus d'explication
 
Nous venons de répondre à la question d'un point de vu phénoménologique. C'est à dire par des explications empiriques sans vraiment de démonstration scientifique. Voici donc quelques explications supplémentaires pour mieux comprendre ce qu'est la pression.
 
Logo définition
La pression est une force exercée par un fluide orthogonalement  (perpendiculairement) à une surface.  Dans notre cas, il s'ait donc de la force qu'exerce l'air sur la porte du frigo, ceci à l'intérieur ou à l'extérieur du frigo.
 
Mieux appréhender la pression
Imaginez un jet d'eau sur une vitre : plein de petites gouttelettes d'eau viennent s'écraser sur la surface en verre. Chacune de ces gouttes crée une force d'impact toute petite sur la vitre. La pression du jet sur la vitre, c'est tout simplement la somme de toutes les forces dues aux impacts des gouttes d'eau sur cette vitre.
 
Dans la réalité, toute matière est composée de petites molécules que l'on pourrait assimiler aux gouttes de notre exemple. Même quand la matière est un solide qui ne bouge pas, les molécules qui le composent sont toujours en mouvement, on appelle cela le mouvement Brownien. Elles bougent aléatoirement et leur vitesse dépend de la température. (plus précisément, la température est une mesure de la vitesse des molécules appelée agitation thermique: cf: Pourquoi les bons plats de Mamie refroidissent-ils si vite ? )
 
D'un point de vue microscopique, c'est donc l'excitation (ou la température) des atomes du fluide (ici l'air) qui induit une vitesse plus ou moins grande de ces atomes et qui fait donc varier la force d'impact qu'ils auront en venant se cogner sur une surface (la porte du frigo). La résultante (= la somme) de ces micro-forces d'impact est appelée la pression.
 
La vitesse à laquelle les atomes évoluent au sein d'un fluide dans ce mouvement aléatoire, et par conséquent la force de leurs impacts sur la paroi est directement liée à leur température. La pression est donc notamment dépendante de la température du fluide. Pour ceux que cela intéresse, rappelez vous la formule des gaz parfaits PV=nRT ou la formule de Van der Waals pour les gaz réels:
 
Liaison van der Waals
V : Volume
Vm : Volume molaire
n : Quantité de matière
T : Température
p : Pression
R : Constante universelle des gaz parfaits
a : Pression de cohésion
b : Covolume
 
Pour simplifier, considérons l'air comme un fluide parfait et utilisons la formule PV=nRT:  lors de la première ouverture du frigo, une certaine quantité n d'air est entrée. R ne change pas et T la température diminue. Le produit PV diminue. Comme le volume V du frigo ne change pas, c'est donc que la pression P diminue. La pression à l'intérieur du frigo est donc moindre que celle à l'extérieur, la porte est aspirée et colle.
 
En résumé...
 
Lorsque le frigo est ouvert une première fois en été, de l'air chaud s'engouffre dans le frigo. Une fois la porte refermée, cet air est refroidit et il diminue de volume. Comme le volume du frigo ne change pas, c'est la pression de l'air à l'intérieur qui diminue alors (baisse de température dans un volume constant = baisse de pression). La pression intérieur est plus faible que la pression extérieur, la porte est aspirée vers l'intérieure et colle.

Pour aller plus loin...

- cours de physique niveau secondaire (pour l'explication et les principes généraux)
- cours de physique niveau cours préparatoire (pour la démonstration et les formules)
 
 
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Commentaires

Utilisateur non enregistré

Cette explication ne me semble pas complète. En effet, la porte ne colle qu'après être restée un moment ouverte (si on la referme tout de suite, elle ne colle pas). Quand on l'ouvre pour la première fois, elle n'offre aucune résistance, bien que la différence de température entre intérieur et extérieur soit maximum. Mais il n'y a alors aucune différence de pression, car intérieur et extérieur sont stables et en équilibre. D'ailleurs, pour qu'il y ait différence de pression, il faudrait que le joint soit absolument étanche ; or il n'est pas conçu pour cela.
Ce que je pense, c'est qu'en farfouillant dans son frigo, on laisse entrer de l'air chaud à l'intérieur. Et lorsqu'on referme la porte, cet air moins dense est en pleine contraction, car il se refroidit au contact des objets contenus et des parois du frigo, qui, eux, ne se réchauffent pas aussi rapidement que l'air.
Cette contraction de l'air intérieur, due à son refroissement, est brusque, et le joint, même s'il n'est pas parfaitement étanche, freine suffisamment l'entrée d'air destinée à compenser cet abaissement de la pression interne pour créer l'effet de ventouse. Après une ou deux minutes (dépendant de ladite étanchéïté), les pressions s'équilibrent par infiltration lente d'air extérieur et la porte peut à nouveau s'ouvrir, sans plus d'effort que celui nécessaire pour vaincre la force de l'aimant placé à l'intérieur du joint.
C'est un peu (mais à l'envers) comme lorsqu'on verse un peu de liquide bouillant dans une bouteille en plastique, qu'on ferme immédiatement. Au début, il se passe pas grand'chose car l'air à l'intérieur de la bouteille reste à peu près à température ambiante (donc pas de différence de pression). Mais quand on agite la bouteille, le liquide bouillant réchauffe l'air à l'intérieur, qui se dilate sans pouvoir s'échapper. La bouteille enfle.

Portrait de Miroslav
Bonjour,

Merci beaucoup de ce commentaire éclairé et avisé qui nous rappelle une fois de plus qu'il faut toujours réfléchir à ce que nous lisons sur internet et ne pas le prendre pour argent comptant!
Votre explication me semble tout à fait correcte et l'article à été modifié en conséquence:
- le premier paragraphe à été complété afin de bien exposer l'idée que c'est cette première "ration" d'air chaud entrée dans le frigo à la première ouverture qui va conduire à la différence de pression existant à la seconde ouverture (sauf évidement après quelques minutes, puisque le joint n'est pas vraiment étanche)

Tant que nous y sommes, l'explication de la pression a également été modifiée pour tenter d'être plus compréhensible par un public non averti.

N'hésitez pas à vous enregistrer sur le site et à nous éclairer à nouveau!

To the engineer, the world is a toy box full of suboptimized and feature-poor toys. (Adams Scott)
www.axiomcafe.fr

Utilisateur non enregistré
Merci. Je crois que nous avons fait un grand pas en avant dans la connaissance de ce mystère resté si longtemps non élucidé ;-) Si j'étais ingénieur chez Frigidaire, il y a bien longtemps que j'aurais déposé un brevet pour une valve électromagnétique qui réglerait ce problème (il suffirait qu'elle s'ouvre en même temps que la porte, commandée par le contacteur d'éclairage, et se referme automatiquement après temporisation de deux minutes, pour éviter les fuites thermiques permanentes). Or à ma connaissance, aucun fabricant n'a pensé à ça. Bien cordialement Dg./.
Utilisateur non enregistré

Une solution simple qui marche:

Sur le joint de la porte, en partie haute de la porte, mettre un petit "coin" qui permet à un peu d'air extérieur (celui de la cuisine) d'entrer dans le frigo aprés une fermeture de la porte. L'équilibre de pression interne/externe est quasi instantané, donc pas de blocage de porte.

Nota:Le "coin" doit être mis sur la partie haute du joint pour éviter toute fuite d'air froid interne au frigo vers l'extérieur en permanence (effet de la gravité) ce qui conduirait à une perte de rendement du frigo.

Utilisateur non enregistré

Voilà en effet une solution simple, pratique et sans aucun doute efficace, eu égard aux constatations thermodynamiques que nous avons faites.
Il reste à évaluer l'impact "économique" de cette mesure.
Sachant qu'un frigo dont la porte est très légèrement laissée entrouverte pendant quelques heures est incapable, même compresseur tournant en permanence, de maintenir une température de réfrigération (et encore moins de congélation), il ne faut pas minimiser l'importance de l'étanchéité, aussi parfaite que possible, du joint. La ruiner volontairement par une petite cale résout certes le problème de succion, mais pourrait générer, sur le long terme, une surcharge du compresseur et une perte non négligeable de rendement, se traduisant par une consommation énergétique accrue (pas vraiment dans l'air du temps...).
Ça se mesure, comme dirait Marius !
DG °/°

Utilisateur non enregistré

Le "jeu" (environ 1 mm carré) effectué en PARTIE HAUTE du joint de porte est sans effet (a) sur le rendement du frigo. L'air froid intérieur du frigo est plus lourd que l'air de la cuisine il en résulte qu'il n'y a pas plus d'air chaud qui entre dans le frigo immédiatement à la fermeture de la porte. Le trou de 1 mm carré ne fait qu'accélérer l'équilibrage des pressions interne/externe sur la porte. Il n'y a pas plus d'air chaud entrant dans le frigo, donc pas plus de perte d'énergie.(Sans le jeu de 1mm carré c'est la même quantité d'air chaud qui doit entrer par les joins)
(a) On peut imager ce raisonnement en prenant une bouteille en plastique PLEINE d'eau avec son bouchon. Un trou dans le corps de la bouteille entraînera une fuite d'eau. Un trou en haut du bouchon du bouchon n'entraînera de fuite d'eau.
Cordialement.
.

Utilisateur non enregistré

Oui mais l'air du haut du frigo est toujours plus froid que l'air extérieur, d'où déperdition malgré tout par l'idée du coin.

Utilisateur non enregistré

Une précision

L'air du frigidaire ne contracte pas car le volume du frigidaire est constant et l'air (ou n'importe quel gaz ) occupe toujours la totalité du volume mis à sa disposition... C'est la pression qui chute du fait du refroidissement de l'air. Le delta de pression + la mauvaise étanchéité du frigidaire vont permettre à l'air de l’extérieur d'entrer progressivement dans le frigidaire jusque l'égalité des pressions interne/externe.

Utilisateur non enregistré

Dans tout ça moi je ne comprend pas pourquoi la porte de ma partie congelo ,de mon frigo (LG) neuf,s ouvre dès que je ferme celle du bas .A chaque fermeture du frigo il faut penser à appuyer sur la porte du congelo pour la refermer car l air creer par la fermeture du bas decolle l adherence de la porte du haut et donc souvent si on y fait pas attention, il reste légèrement ouvert et bien sûril y a décongélation !je suis dégoûtée car j ai perdu ma facture et plus de garantie !

Utilisateur non enregistré

Dans tout ça moi je ne comprend pas pourquoi la porte de ma partie congelo ,de mon frigo (LG) neuf,s ouvre dès que je ferme celle du bas .A chaque fermeture du frigo il faut penser à appuyer sur la porte du congelo pour la refermer car l air creer par la fermeture du bas decolle l adherence de la porte du haut et donc souvent si on y fait pas attention, il reste légèrement ouvert et bien sûril y a décongélation !je suis dégoûtée car j ai perdu ma facture et plus de garantie !