Température
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Mesure de la température : la thermométrie

Histoire de la thermométrie

Échelles

L'unité légale de température dans le système international est le kelvin de symbole K (noter l'absence du symbole ° car ce n'est pas une échelle de mesure). Il existe d'autres systèmes de mesures antérieurs et toujours utilisés : les échelles Celsius centigrade, Fahrenheit et Rankine.

le Kelvin 
il est défini à partir du point (Graphie) triple de l'eau : un kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non...) est égal à 1/273,16 fois la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) du point triple de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Le zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide...) absolu, correspondrait à la limite à une absence totale d'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types d'opérations liées...) microscopique et à une température de -273,15 °C ; mais on ne peut jamais l'atteindre (Penser que l'entité physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) est plutôt 1/T , et on ne peut jamais atteindre l'infini). Cette unité permet de définir une échelle absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à...) des températures.
le Celsius 
c'est le kelvin auquel on retire 273,15 K. Son unité est le °C. Elle est une simple translation de l'échelle absolue (voir ci-après). Le point triple de l'eau y a donc pour valeur 0,01 °C.
les échelles centigrades 
l'échelle de mesure est telle que 0 et 100 sont fixés. Elle est appelée centigrade car les deux points de référence sont distants de 100°. Entre les deux, c'est la dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et augmentation de la...) du mercure qui définit l'échelle.
Par exemple dans l'échelle centigrade de Celsius, le zéro correspond à la température de la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) fondante et 100 degrés centigrades correspond à la température d'ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce...) de l'eau sous une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de 1 atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Ce serait Linné qui aurait inversé l'échelle.
l'échelle Fahrenheit 
son symbole est °F. Elle attribue une plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de matériaux d'une taille allant des sables fins aux blocs ». La plage ne se...) de 180 °F entre la température de solidification (La solidification est l'opération au cours de laquelle un liquide passe à l'état solide. Cela peut se faire par refroidissement (cas le plus courant), par augmentation de la pression, ou bien par une combinaison...) de l'eau et sa température d'ébullition. On la déduit de l'échelle Celsius par une fonction affine (En mathématiques élémentaires, une fonction affine est une fonction de la variable réelle dont la représentation graphique est une droite. C'est une fonction polynôme de...) (voir ci-après). Elle fixe le point de solidification de l'eau à 32 °F et le point d'ébullition à 212 °F.
l'échelle Rankine 
c'est une simple homothétie (Une homothétie est une transformation géométrique, c'est-à-dire une règle qui associe à chaque point d’un espace un point de ce même espace. On dit aussi que c'est une application mathématique de...) de l'échelle absolue avec un facteur 9/5 (voir ci-après).

Conversion

Le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) ci-dessous résume les formules permettant de convertir une température entre les différentes échelles.

À partir de : Kelvin Celsius Fahrenheit Rankine Réaumur
T_{\mathrm{Kelvin}} =~ T_{\mathrm K}~ T_{\mathrm C} + 273,15~ \tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm F}+459,67) \tfrac{5}{9}\,T_{\mathrm{Ra}} \tfrac{5}{4}\,T_{\mathrm{Re}} + 273,15~
T_{\mathrm{Celsius}} =~ T_{\mathrm K} - 273,15~ T_{\mathrm C}~ \tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm F}-32) \tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm{Ra}}-491,67) \tfrac{5}{4}\,T_{\mathrm{Re}}
T_{\mathrm{Fahrenheit}} =~ \tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm K} - 459,67 \tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm C} + 32 T_{\mathrm F}~
T_{\mathrm{Rankine}} =~ \tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm K} \tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm C} + 491,67 T_{\mathrm{Ra}}~ \tfrac{9}{4}\,T_{\mathrm{Re}} + 491,67
T_{\mathrm{Reaumur}} =~ \tfrac{4}{5}\,(T_{\mathrm K} - 273,15) \tfrac{4}{5}\,T_{\mathrm C} \tfrac{4}{9}\,(T_{\mathrm{Ra}}-491,67) T_{\mathrm{Re}}~

Comparaison des échelles de température

Comparaison des échelles de température
Commentaire kelvin Celsius centigrade Fahrenheit Rankine Delisle Newton Réaumur Rømer
Zéro absolu 0 −273,15 −459,67 0 559,725 −90,14 −218,52 −135,90
Plus basse température enregistrée à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...) 184 −89 −128,2 331,47 283,5 −29,37 −71,2 −39,225
Mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est...) eau/sel de Fahrenheit 255,37 −17,78 0 459,67 176,67 −5,87 −14,22 −1,83
Température de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la...) de l’eau (à la pression standard) 273,15 0 0 32 491,67 150 0 0 7,5
Température moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun...) à la surface de la Terre 288 15 59 518,67 127,5 4,95 12 15,375
Température moyenne du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) 309,95 36,8 98,24 557,91 94,8 12,144 29,44 26,82
Plus haute température enregistrée à la surface de la Terre 331 58 136,4 596,07 63 19,14 46,4 37,95
Température de vaporisation de l’eau (à la pression standard) 373,125 99,975 100 212 671,67 0 33 80 60
Température de fusion du titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.) 1 941 1 668 3 034 3 494 −2 352 550 1 334 883
Température de la surface du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée d'hydrogène...) 5 800 5 526 9 980 10 440 −8 140 1 823 4 421 2 909

Certains nombres de ce tableau ont été arrondis.
La désignation de l’échelle « kelvin » est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en minuscules car c’est une unité du Système international, même si elle porte le nom de Lord Kelvin.
Enregistrée à la Base antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est entouré de l'océan Austral (ou...) Vostok le 21 juillet 1983
Enregistrée à El Azizia en Libye le 13 septembre 1922.

Techniques de mesures

  • Thermoscope
  • Thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur des températures. C'est le domaine d'étude de la thermométrie.)
  • Thermocouple (En physique, les thermocouples sont utilisés pour la mesure de températures. Ils sont bon marché et permettent la mesure dans une grande gamme de températures. Leur...)
  • Pyromètre
  • Thermomètre infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible...)
  • Thermomètre à résistance de platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.)
  • Thermistance
  • Thermomètre à minimum et maximum
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