◊ Le changement de phase est défini comme étant le passage d’un état physique stationnaire à un autre pour une température et une pression données.

◊ La chaleur latente, exprimée en J/kg, est l’énergie échangée lors d’un changement de phase. Cette énergie est libérée quand un liquide devient solide.

◊ Le changement de phase de l’eau se fait en plusieurs étapes.

◊ Tout d’abord, en dessous de 4°C, l’eau devient moins dense car elle augmente de volume. Au point de congélation, la densité de l’eau passe de 1000 kg/m³ à 917 kg/m³, soit une augmentation de volume de 9%.

◊ Ensuite, en dessous de 0°C, lorsque l’eau est toujours liquide, le milieu est en état de surfusion. Ce milieu continue de se refroidir jusqu’à une température de fusion critique T_sc.

◊ Puis soudainement, la température remonte jusqu’à la température de gel T_f (proche de 0°c pour un sol non cohérent avec une surface spécifique faible, jusqu’à -5°C pour une argile avec surface spécifique élevée). La hausse de température correspond à la dissipation de l’énergie latente.

◊ Dans un premier temps, le palier correspond à la congélation de l’eau libre. Puis, c’est l’eau liée qui gèle avec dissipation de chaleur latente. Enfin, lorsque la température atteint une valeur critique T_e, le refroidissement n’est plus ralenti et la congélation du reste de l’eau liée se fait sans dissipation de chaleur latente.