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Concept
Thermomètre
Résumé
Un thermomètre (du grec ancien (« chaud ») et (« mesure »)) est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur de la température. C'est le domaine d'étude de la thermométrie. Développé durant les , le thermomètre est utilisé dans différents domaines. Les applications des thermomètres sont multiples, en météorologie, en médecine, en cuisine, pour la régulation, dans les procédés industriels
L'ancêtre du thermomètre est le thermoscope, appareil mettant en évidence des différences de température, mais sans les mesurer. Les premiers thermoscopes remontent à l'Antiquité, comme ceux de Philon de Byzance et de Héron d'Alexandrie. Le principe est la variation de volume, selon la température (dilatation thermique volumique), d'une quantité d'air déplaçant une colonne d'eau.
Sous le terme « thermomètre » qu'il a inventé en 1624, le jésuite Jean Leurechon décrivit, dans son ouvrage Récréations mathématiques, le principe du thermomètre à air, déjà utilisé par Galilée dès 1592 (un changement de température faisant monter le niveau de l'eau dans un tube de faible section). Ce principe fut repris par Santorio, médecin vénitien ami de Galilée, à qui la paternité de l'invention est souvent attribuée. En fait, Santorio améliora le thermoscope de Héron d'Alexandrie, en fixant des graduations décimales avec un minimum correspondant à la température de la neige, et un maximum correspondant à celle de la flamme d'une bougie. Toutefois son système restait ouvert, soumis à la pression atmosphérique (qu'on ne connaissait pas encore), son thermomètre tenait aussi du baromètre. Ce n'est qu'en 1644 que Torricelli mit en évidence la pression atmosphérique, et inventa le baromètre proprement dit.
En 1654, Ferdinand II de Médicis, grand-duc de Toscane, inventa un instrument radicalement nouveau et créa le premier véritable thermomètre. Il prit en compte la variation de hauteur d'une colonne de liquide représentant la dilatation thermique de ce liquide et non la dilatation de l'air.
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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 chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en physique statistique).
Kelvin
Le 'kelvin' (du nom de William Thomson, dit Lord Kelvin), de symbole K, est l'unité de base SI de température thermodynamique. Jusqu’au , le kelvin était défini comme la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (), une variation de température d' étant équivalente à une variation d'. La nouvelle définition a pour objectif de respecter cette valeur, mais en l’ancrant sur une valeur fixée de la constante de Boltzmann.
Température thermodynamique
La température thermodynamique est une formalisation de la notion expérimentale de température et constitue l’une des grandeurs principales de la thermodynamique. Elle est intrinsèquement liée à l'entropie. Usuellement notée , la température thermodynamique se mesure en kelvins (symbole K). Encore souvent qualifiée de « température absolue », elle constitue une mesure absolue parce qu’elle traduit directement le phénomène physique fondamental qui la sous-tend : l’agitation des constituant la matière (translation, vibration, rotation, niveaux d'énergie électronique).