La température

Les thermomètres du commerce sont des appareils à colonne d'alcool, de mercure ou bien encore à bilame, bimétallique ou à couple thermoélectrique, thermistance, d'un élément semi-conducteur variable avec la température et d'un convertisseur A/N.
Les thermomètres à liquide sont fondés sur le principe de la dilatation d'un liquide lors d'un échauffement et de sa rétraction lors d'un refroidissement. Le thermomètre est fait d'un tube capillaire sous vide rempli de mercure (1717 par Fahrenheit) ou d'alcool(1654 par Le Grand Duc de Toscane). Ces derniers ont du toluol ou du créosote comme liquide, l'alcool proprement dit bout à 78°C, ce qui ne permet pas de faire des thermomètres qui vont au-delà de cette température. Lorsque la température s'élève, le mercure ou l'alcool se réchauffe et son volume augmente. Le niveau de la colonne de liquide monte donc et on peut ainsi déterminer la température en lisant sa valeur sur l'échelle graduée.

          

Le thermomètre de Galilée, a grandeur et poids égaux, un corps solide éprouve le besoin physique de descendre dans un liquide en présence d'une hausse de température ou de monter si la température baisse. La différence de poids des boules de verre en connexion avec la densité du liquide garantit que la température correcte est toujours indiquée par la plus basse des boules flottantes en haut. La fabrication de ces instruments est particulièrement délicate et seulement possible manuellement. Chaque boule soufflée à la bouche est étalonnée à un dixième de degré centigrade près. La différence de poids entre deux boules consécutives est de l'ordre de 3 millièmes de gramme. Grâce à ce travail précis, l'instrument résistant à la lumière indique la température exacte à 0.5°C près.

                    

Le thermomètre peut être bimétallique, avec un ressort hélicoïdal fait de deux métaux réagissant différemment à la température, ce qui fait réagir le ressort et sur l'aiguille, montrant la température sur un cadran.


Les appareils à couple thermoélectrique possèdent deux bandes métalliques de nature différente et assemblées par deux soudures, celles-ci engendrent un courant quand elles sont échauffées.


Le thermomètre bilame souvent de forme ronde, avec un ressort à l'intérieur est à déconseiller car peu fiable. Il est composé de deux lames de métal soudées ensemble et qui présentent des coefficients de dilatation différents. La différence d'allongement des deux lames change la courbure du ressort. L'aiguille étant collée sur l'extr�mité de cette spirale, elle se déplace de gauche à droite en fonction de la température.


Enfin, il existe des thermomètres enregistreurs, établis selon le principe des baromètres enregistreurs dont nous parlons plus haut : le système actif est soit un thermomètre à bilame, soit un thermomètre � liquide spécial (formé par une boite métallique déformable sous l'action de la température, remplie de pétrole) ; les déplacements correspondant aux différentes températures sont amplifiés et transmis par un jeu de levier et inscrits par un stylet encreur sur une bande de papier que porte un tambour tournant.


Il existe par ailleurs des thermomètres à maxima et minima, qui permettent de mesurer (sans obligation de permanence de l'observateur) la plus haute et la plus basse température (le maximum et le minimum) pour une période donn�e (généralement une journée entière, ou une demi-journée, le plus souvent une nuit). Il s'agit d'appareils à mercure et à alcool, qui marquent le maximum et le minimum de température enregistrée au moyen de petits index.


Les thermomètres électroniques sont, depuis quelques années , devenus incontournables. Equipés d'une sonde de platine ou d'un semi-conducteur, ils affichent sur un écran à cristaux liquides des températures au dixième de degré (1/10°C). Des fonctions comme la mémorisation des températures minimales et maximales, la présence d'une sonde extérieure qui permet un double affichage intérieur/extérieur. Et depuis quelques années, certains sont équipés d'un petit émetteur-récepteur qui permet de déposer à l'extérieur, sous abri une sonde déportée sans fil qui transmet en permanence les données recueillies... Leur portée est généralement de plusieurs dizaines de mètres.


Les thermomètres sont gradués en fonction du point de congélation et du point d'ébullition de l'eau pure (100°C). Echelles thermomètrique est obtenue en divisant l'intervalle entre les deux points déterminés sur une colonne de liquide en 100 espaces égaux. Cette échelle, dite aussi centésimale, fut inventée par l'astronome suédois Anders Celsius (1701 - 1744). L'échelle de Fahrenheit, inventée par le physicien prussien Gabriel Fahrenheit (1686-1736) et encore employée par les Anglo-Saxons malgré la réforme métrique, se réfère aux mêmes points extrêmes, tout en étant divisée en 180°. Nous citerons pour mémoire l'échelle de Réaumur (1683-1757), biologiste français, qui comptait 80 degrés et pour finir l'échelle absolu du Baron William Thomson (1824 1907) qui elle commençait à la température d'un gaz à la pression zéro, soit -273,16°. On trouvera ci-dessous le tableau comparatif des températures dans les quatre systèmes.


Celsius

Fahrenheit

Réaumur

Kelvyn
- 25° - 13° - 20° 248.16°
- 15° + 5° - 12° 258.16°
- 5° + 23° - 4° 268.16°
+ 32° 273.16°
+ 5° + 41° + 4° 278.16°
+ 10° + 50° + 8° 283.16°
+ 15° + 59° + 12° 288.16°
+ 20° + 68° + 16° 293.16°
+ 25° + 77° + 20° 298.16°

Points fixes de ces échelles:

  Celsius Fahrenheit Réaumur Kelvin
Point de congélation de l'eau pure + 32° 273.16°
Point d'ébullition de l'eau pure + 100° + 212° +80° +373.16°
En ce moment à Rieux 13,0 °C 55,4 °F 10,4 °R 286,1 °K

Pour contrôler si un thermomètre est juste, on remplit un verre de glace et on y plonge aussi profondément que possible l'instrument à vérifier La température indiquée par le thermomètre doit être celle de la glace fondante, soit 0°C. Puis on plonge le thermomètre dans de l'eau à 35°C en comparant son indication avec un thermomètre médical, assez précis : les graduations doivent concorder.
La température de l'air, à condition que le thermomètre utilisé soit bien exact, doit être mesurée en un lieu bien aéré et à l'abri des rayons solaires : la proximité d'une fenêtre ou d'une maison fausserait par exemple les mesures. Dans les stations météologiques, le thermomêtre est placé avec tous les autres instruments dans un abri en bois peint où l'air peut circuler librement à deux mètres au-dessus du sol.
En ce qui concerne la température journalière, on observe que les différences sont plus importantes sur la terre ferme qu'en mer. Dans les deux cas, il y a un minimum peu avant le lever du Soleil, et un maximum à 14 heures (heure solaire). Mais, quand le réchauffement et le rayonnement de l'Europe continentale se font sans entrave, cette différence peut atteindre 5 à 10 degrés alors qu'en plein océan la même différence est seulement de quelques degrés. La raison en est le réchauffement différent des terres et des mers.
Le point de rosée est une mesure de la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. Le point de rosée est la température à partir de laquelle une particule d'air refroidie à pression constante atteint la saturation, c'est à dire condense. La baisse du point de rosée d'une particule montante s'effectue au rythme de - 0.18°C / 100 mètres.
Il change à condition qu'il n'y ait pas pendant la nuit de mélange des masses d'air, notamment par arrivée d'air froid. Lorsque le point de rosée est proche de 0°C, une gelée nocturne est à craindre. Une humidité relative élevée lors d'une nuit étoilée fait prévoir la formation de brouillard, mais lorsqu'elle est faible dans les mêmes conditions, le refroidissement doit s'accentuer.
Il convient d'observer, en ce qui concerne les températures minima au sol, qu'il se forme de la gelée blanche même si la température sous abri dépasse légèrement 0°C. Les gelées blanches se forment plus facilement dans les creux de terrain. L'évaluation du point de rosée est très important pour la prévision des gelées nocturnes (gelées blanches). Les mesures doivent être effectuées normalement juste après le coucher du Soleil.

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