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Cours 1 sur la chaleur et les effets thermiques

Cours 1 sur la température

Une petite conversation avec M. Thomson

Qui êtes-vous ?

Je suis Sir William Thomson aussi appelé lord Kelvin

Je suis né à Belfast en Irlande le 26 juin 1824. Je suis à la fois physicien et mathématicien.

D’où vient cette idée de mesurer la température ?

À une certaine époque, la seule façon de quantifier la température était les termes : chaud, froid, tiède. Avec l’avancement des sciences, il fallait donc se doter d’instruments plus précis…

Vous avez alors inventé le thermomètre ?

Non, c’est Galilée un très grand scientifique du 17e siècle, qui a conçu le premier thermomètre. Ce premier instrument fonctionnait avec du vin !

Une centaine d’année plus tard, c’est M. Fahrenheit, un instrumentiste scientifique allemand qui a modifié le pricipe du thermomètre. Il a changé le mélange d’eau et d’alcool utilisé alors pour le mercure. Ingénieux !

Pourquoi ?

Bien c’est fort simple, le mercure demeure liquide entre -38.9° C et 356.7° C, d’où sa grande utilité ! Malheureusement, je n’aimait pas tellement sa graduation. Il disait que pour graduer son thermomètre :

Placer le thermomètre dans une mixture d’eau de mer et de glace et vous obtiendrez le point zéro. Placer le thermomètre dans une mixture d’eau et de glace et vous obtiendrez le point 30. Et finalement, placer le thermomètre dans la bouche d’un homme en santé et vous obtiendrez le point 96 !

Mais ce n’est pas le système que l’on connaît actuellement !

En effet, il était difficile d’échanger des informations scientifiques pertinentes avec ce type d’étalonnage !

Et c’est à ce moment qu’entre en jeux M. Celsius.

Qu’a-t-il apporté de plus ?

Il s’est rapporté à tout ce qu’il y a de plus naturel sur la terre : l’eau

Son étalonnage est le suivant.

Il a ensuite subdivisé ces 2 points en 100 parties égales, d’où l’expression échelle thermométrique centésimale. Cette simplification a permis un meilleur échange entre les communautés scientifiques.

Et vous, que faites-vous dans cette histoire ?

Moi ?…

Vous ne connaissez pas ma contribution ?

Et bien laissez-moi vous raconter mon histoire.

Comme vous le savez déjà, j’étais, à l’époque, un grand scientifique. J’ai inventé le galvanomètre (mesure de l’intensité du courant), j’ai étudié le cycle des marées, etc. Un de mes sujets de recherche préférés, fût le refroidissement des gaz. Mais voilà qu’arrive ma bête noire : les calculs avec des nombres négatifs.

Le point de liquéfaction de l’hélium est –268°C, du néon, -250°C, l’hydrogène, -260°C. C’était un véritable cauchemar.

Je savais cependant que la plus basse température possible (zéro absolu) et théoriquement inatteignable était –273,15°C. J’ai donc simplement décalé l’échelle de M.Celsius afin d’obtenir une échelle entièrement positive. C’est mon échelle thermométrique, l’échelle Kelvin. 

Que connaissez vous des recherches actuelles sur la température ?

Je sais que les défis actuels pour les chercheurs consistent à déterminer les températures extrêmes hors de notre portée comme la température interne de différentes étoiles ou de corps noirs…

Je sais également que les scientifiques tentent de dépasser le zéro absolu à l’aide de super thermomètre.

Le 8 décembre 2000, une équipe du LTL (Low Temperature Laboratory) en Europe a enregistré une température record de –273,15000001°.