1. Définition

2. Mesure de la température

3. Unité de mesure de la température

• L'échelle de température la plus répandue est le degré Celsius, dans laquelle l'eau gèle à 0°C et bout à environ 100°C dans les conditions standard de pression.
• Dans les pays utilisant le système impérial (anglo-saxon) d'unités, on emploie le degré Fahrenheit (gel à 32°F et ébullition à 212°F).
• L'unité du système international d'unités, d'utilisation scientifique et définie à partir du zéro absolu, est le kelvin (nom commun dérivé du nom de William Thomson, Lord Kelvin).

 

Échelle	°C	°F	K
Zéro absolu	-273,15	-459,67	0
Fusion	0	32	273,15
Ébullition	99,98	212	373,13

 

4. Le thermomètre

Le principe du thermomètre a sans doute été établi lorsque les scientifiques se sont aperçus que des métaux liquides à température ambiante comme le mercure, se dilataient (augmentaient de volume) en recevant de la chaleur et se contractaient (diminuaient de volume) en perdant de la chaleur.

Le thermomètre à mercure est constitué d’un tube capillaire (tube très fin) en verre gradué dans lequel un liquide (autrefois du mercure, maintenant plus couramment un alcool coloré) se dilate ou se contracte en fonction de la chaleur qu’il reçoit.

Les types de thermomètres

Il existe différents types de thermomètres.

a) Les thermomètres à liquide ou à aiguille ont une graduation (des traits) sur laquelle on lit la température. Ils sont composés d’un réservoir, contenant un liquide coloré, surmonté d’un tube très fin, fixé sur un support gradué. Plus la température est élevée, plus le liquide ou l’aiguille monte dans le tube.

Fig.1: thermomètre à liquide

Fig.2: thermomètre à aiguille

 

b) Les thermomètres électroniques sur lesquels la température s’affiche sous forme d’un nombre. Plus la température est élevée, plus le nombre est grand.

  

Fig.3: Exemples de thermomètres électroniques

 

Remarque :

La plupart des thermomètres existent actuellement sous forme électronique, ils sont plus précis et plus rapides à lire puisqu’ils affichent la température directement sous forme de nombre.

5. La chaleur

Sur Terre, la chaleur provient de nombreuses sources d’énergie thermique. Celles-ci incluent le Soleil, le noyau de la Terre et les réactions chimiques.

Fig.4. Le soleil qui émet de la chaleur

Le Joule (J) est l’unité utilisée pour mesurer la chaleur. Cependant, dans certains domaines, l'unité de calorie (cal) est utilisée.

5.1. Tranfert de chaleur

Le transfert de chaleur peut se faire par rayonnement, convection et translation.

La conduction thermique est spécifique aux solides (bois, métaux, etc), elle est un transfert direct au sein d’un milieu matériel, qui se fait par propagation de proche en proche de la chaleur. Le mouvement d’agitation thermique (flux de chaleur) va toujours des zones chaudes vers les zones froides.

Exemples de conduction :

• Une conduction thermique se produit entre une personne pieds nus et un carrelage très chaud (le transfert de chaleur va se faire du carrelage aux pieds).
• Le beurre fond plus vite sur du métal chaud (poêle en acier) que sur d’autres matériaux chauffés (bois), donc le métal est un meilleur conducteur thermique.

La convection thermique est spécifique aux fluides (liquide, gaz, air), ainsi qu’aux éléments déformables (comme les roches à hautes pressions dans le manteau terrestre), elle est liée au mouvement du fluide, donc à un transport de matière.

L’état fluide regroupe l’état gazeux et l’état liquide qui ont la faculté d’être déformables. Il s’adapte à la forme du récipient offert, et peut s’écouler.

Exemple de convection :

• Lorsque que l’on met ses mains au-dessus d’un feu, on ressent de l’air chaud, en effet celui-ci est produit par convection.
• Lorsqu’on souffle sur une cuillerée de soupe brûlante, elle refroidit plus vite.

Le rayonnement thermique est une émission de rayonnement électromagnétique par un corps chaud, le rayonnement a la particularité de se déplacer dans le vide (rayonnement solaire).

Exemple de rayonnement :

• En saison sèche, le fort rayonnement du Soleil fait chauffer le carrelage des terrasses extérieures.

Le meilleur exemple regroupant ces trois modes de transfert thermique est celui de la casserole pleine d’eau qui chauffe, comme le montre le schéma ci-dessous.

Fig.5. Conduction, convection et rayonnement

La conduction entre le manche de la casserole (métallique) et la main ; la convection dans le liquide qui bout (mais aussi la convection due aux flammes, en direction de la main) ; et le rayonnement provoqué par les flammes.

L’astuce :

• Pour se souvenir que la conduction thermique est spécifique aux solides, il faut se dire que dans ‘conduction’, on a le mot ‘dur’, dur comme les solides !
• Pour se souvenir que la convection thermique est spécifique aux fluides, il faut se dire que dans ‘convection’, on a le mot ‘vent’, qui est un mouvement d’air, et ‘l’air’ est considéré comme un fluide.

6. Différence entre température et chaleur

La température et la chaleur sont deux concepts si étroitement liés qu'ils sont souvent confondus. Les différences entre la chaleur et la température sont :

• La chaleur est l'énergie thermique qui est transférée entre deux corps ou plus, tandis que la température est une propriété thermodynamique qui mesure l'état thermique d'un corps.
• La chaleur est mesurée en Joules (J) ou en calories (cal), tandis que la température est mesurée en Kelvin, degrés Celsius ou degrés Fahrenheit.
• Le calorimètre est l'appareil qui mesure l'énergie en transfert, c'est-à-dire la chaleur, tandis que la température est mesurée avec un capteur de température ou un thermomètre.
• L'effet de la chaleur dépend de la quantité de matière présente et non de la température.

Fig.6. Différence entre chaleur et température

---

2024-12-19 19:46:06 / mazoughou@magoe.gn