Module 3 – La chaleur et la température Thème 2

Module 3 – La chaleur et la température
Thème 2 - Mesurer la température
Dans la vie de tous les jours, nous faisons souvent référence à la température, c'est-à-dire au degré de
chaleur ou de froid des objets.
Les thermomètres
Instruments mécaniques ou électriques qui servent à mesurer la température. Galilée a inventé son
thermomètre à air vers 1600. Quand l’air du réservoir supérieur se refroidissait ou se réchauffait, une
bulle de liquide montait ou descendait dans le tube. Le thermomètre à liquide a été inventé vers 1700.
On retrouvait du liquide dans le réservoir et dans une partie de la tige.
Les anciens thermomètres (Voir Figure 3.4A & 3.4B) n’ont pas de graduation (lignes graduées) pour
indiquer la température précise.
Les thermomètres modernes (Voir Figure 3.4C) portent des graduations ou des lignes à intervalles
réguliers qui permettent de lire les températures précises.
L’échelle de température utilisée au Canada est l’échelle Celsius. Anders Celsius a choisit 2
températures fixes 0°C (point de congélation) et 100°C (point d’ébullition). Il divisa ensuite l’espace
entre ces deux valeurs en 100 unités ou degrés d’égale longueur.
Les impuretés peuvent modifier les points d’ébullition et de congélation. Par exemple l’eau salée ne gèle
qu’en dessous de 0°C. La pression agit aussi sur les points d’ébullition et de congélation. Au sommet du
mont Everest, l’eau bout à 69°C. Il faut moins de temps pour préparer une tasse de chocolat chaud au
sommet d’une montagne qu’à sa base. À mesure que l’on s’élève du niveau de la mer, l’eau bout à des
températures de plus en plus basses.
En élaborant des théories pour expliquer le comportement des gaz à différentes températures, les
scientifiques se sont rendu compte qu’ils avaient besoin d’une échelle de température commençant par
la température la plus froide possible. Le zéro absolu est la température la plus froide possible soit une
température de -273,15°C (0 K). On utilise l’échelle de Kelvin pour mesurer les températures plus
froides. Les unités de température de l’échelle de Kelvin ne sont pas des degrés, elles sont appelées des
« kelvins ». Par exemple, la température de congélation de l’eau au niveau de la mer est de 273,15 K ou
0°C.
Un instrument approprié au travail
Il existe des thermomètres pour mesurer presque toutes les températures. Chaque thermomètre
comporte une sonde faite d’un matériau qui réagit aux changements d’un aspect de l’environnement
comme la température. La sonde émet un signal, de l’information sur la température comme un courant
électrique. Le signal agit sur un répondeur, une aiguille, une lumière ou un autre mécanisme qui utilise
le signal d’une façon quelconque.
Thermocouple
Dans un thermocouple des câbles faits de métaux différents sont entortillés. Lorsque chauffés ils
génèrent un faible courant électrique. L’intensité du courant dépend de la température des câbles. Le
courant électrique peut ouvrir ou fermer un interrupteur ou une valve si la température varie. Les
thermocouples servent à mesurer des températures élevées. Les thermomètres de laboratoire ne
peuvent mesurer ces températures parce que le liquide qu’ils contiennent se met à bouillir. Cependant,
les thermocouples ne peuvent mesurer les températures basses avec précision (Voir Figure 3.9).
Thermomètre à bilame
Un bilame est formé de 2 lames étroites minces solidement attachées et fabriquées de 2 métaux
différents. Lorsque la bande est chauffée, un des métaux se dilate plus que l’autre. La bande s’enroule
alors plus fermement. Quand la bande se refroidit le processus s’inverse, le métal qui s’est dilaté se
contracte et la bande commence à se dérouler. Les mouvements de la bande peuvent actionner un
interrupteur électrique servant à commander les fournaises, les climatiseurs, les réfrigérateurs, etc.
Dans un thermostat, le bilame est attaché à une capsule de verre renfermant une goutte de mercure
liquide. Lorsque le bilame se refroidit, la capsule s’incline. La goutte de mercure roule vers une
extrémité, rempli le vide entre 2 fils et complète un circuit électrique. Cela met l’appareil en marche.
Lorsque la bande plie dans l’autre sens, la goutte de mercure roule en s’éloignant des fils; cela coupe le
courant et arrête l’appareil. (Voir Figure 3.10)
Thermomètre enregistreur
Dans un modèle de thermomètre enregistreur un bilame s’enroule et se déroule sous l’effet des
variations de température. Une extrémité du bilame est attachée à un long levier en métal léger au bout
duquel est fixé un crayon spécial. Des petits mouvements de la bande de métal font bouger l’extrémité
libre du levier et du crayon. Le crayon trace une ligne montante ou descendante sur une bande de
papier installée sur un tambour rotatif qui tourne lentement (Voir Figure 3.11).
Thermographe à infrarouge
Les objets n’ont pas besoin d’être incandescents pour émettre des radiations. Tout ce qui est plus chaud
que le zéro absolu émet des rayons infrarouges (IR), un type de radiation semblable à la lumière que tes
yeux ne peuvent détecter. On peut photographier le rayonnement IR au moyen de film spéciaux et on
peut le montrer sur des écrans de télévision à l’aide de détecteurs électroniques (Voir Figure 3.12).
Thermomètre médical en verre
Thermomètre électronique
Thermomètre à liquide (mercure ou alcool)
Thermomètre à cadran et aiguille
Thermomètre à cristaux liquides
Thermomètre météorologique enregistreur