Thème 2 - Mesurer la température PDF

Thème 2 : Mesurer la température Le lundi 24 janvier Dans le langage courant, quand on parle de température, on parle du degré de chaleur ou de froid des objets et de l’air autour de nous. Cette définition est très courante et n’est pas la définition scientifique ! Comment perçoit-on les différenc...

Thème 2 : Mesurer la température Le lundi 24 janvier Dans le langage courant, quand on parle de température, on parle du degré de chaleur ou de froid des objets et de l’air autour de nous. Cette définition est très courante et n’est pas la définition scientifique ! Comment perçoit-on les différences de température ? C’est à l’aide de l’un de nos cinq sens, la touche. Par la peau de notre corps, on peut ‘’sentir’’ les variations de température dans notre environnement. Exemple: Il y a plusieurs centaines d’années, un boulanger pouvait savoir par expérience quand le feu de son four était assez chaud pour cuire son pain. Avec le développement de nouvelles technologies de plus en plus complexes, le besoin d’une mesure plus précise de mesure de la température est arrivé. L’estimation de la température n’était plus suffisante et les thermomètres étaient inventés. Les thermomètres En grec, le mot ‘therm’ veut dire ‘chaleur’; le mot ‘mètre’ veut dire ‘mesure’. Il y a quatre scientifiques qui ont fait des grandes contributions au développement des thermomètres et les échelles de températures. Galilée Galilei Scientifique italien et inventeur du premier thermomètre au début du 17ème siècle. Il a utilisé ses connaissances de dilatation et contraction et vu qu’un liquide en chauffant augmente en volume et monte dans le tube de verre. Quand il le refroidit, le liquide descend dans le tube. Galilée Galilei Il y avait trois problèmes avec la conception de Galilée : On n’a pas d’échelle de température Le liquide peut geler si moins de 0 degrés C L’air dans le tube augmente aussi de volume quand la température augmente, ce qui donne une lecture de température incorrecte.  Scientifique suédois du 18ème Anders Celsius siècle et inventeur de l’échelle de degrés Celsius. Création de son échelle : ○ Choisir deux points de référence (L’eau; point de congélation (0) et le point d’ébullition (100)) ○ Diviser en 100 parties égales l’espace entre 0 et 100; chaque unité a une valeur d’un degré  Anders Celsius Celsius a aussi remarqué que la pression de l’air change le point de congélation et le point d’ébullition de l’eau. Par exemple: le point d’ébullition de l’eau en haut de L'Everest et de 69°C (c’est 96.2°C ici) Daniel Fahrenheit Scientifique allemand du 18ème siècle et inventeur d’échelle de degrés Fahrenheit. Trois points de référence : ○ La température le plus bas d’un mélange de glace, l’eau et sel (0) ○ Le point de congélation d l’eau (32) ○ La température du corps humaine (98) Conversion de Celsius à Fahrenheit: T F = (TC × 1.8) + 32 Conversion de Fahrenheit à Celsius: TC = (TF - William Thomson (Lord Kelvin) Scientifique irlandais du 19ème siècle et inventeur de l’échelle de degrés Kelvin. Échelle utilisée pour les mesures d’expériences scientifiques parce qu’on avait besoin d’une échelle la plus précise possible On utilise la température la plus froide théorique (-273,15°C) comme température de départ et on lui donna la valeur de 0 (le William Thomson (Lord Kelvin) Pour l’échelle Kelvin, on n’utilise pas le mot ‘degré’ On dit plutôt par exemple pour le point de congélation de l’eau: 273 K (Kelvin). Conversion de Celsius à Kelvin: TK = TC + 273 Conversion de Kelvin à Celsius: TC = TK - 273 Conversion entre deux échelles de température : Kelvin et Celsius Températures à mémoriser Celsius Kelvin (K) Importance (°C) -273 0 Zéro Absolu 0 273 Congélation de l’eau 20-25 293-298 Température Ambiante 37 310 Température Corporelle 100 373 Ébullition de l’eau Types de thermomètre Thermomètre d’alcool ou de mercure Comment ça marche ? Le mercure (remplacé par l’alcool à cause des effets toxiques) bouge en haut ou en bas à cause de l’effet capillaire. Pour que ça soit plus facile de voir l’alcool ou le mercure, on met du colorant rouge ou bleu. Le thermocouple Comment ça marche ? Sonde faite de deux fils de métaux différents. Parce ce que les deux fils sont fait de métaux différents, lorsqu’on les chauffe, ils produisent un faible courant électrique. L’intensité du courant varie avec les changements de température.  Le thermocouple Utilisation : Utilisé pour les températures élevées Utilisé dans une fournaise par exemple, pour ouvrir ou fermer l’arrivée de gaz Ce n'est pas efficace pour les températures très basses. Le thermomètre à bilame Comment ça marche ? Sonde faite de deux lames étroites et utilisant deux métaux différents. Les deux métaux se dilatent différemment sous l’effet de la chaleur, ce qui fait rouler ou dérouler le bilame. Le thermomètre à bilame Utilisation : Utilisé pour les températures normales Utilisé dans le thermostat qui lui, contrôle la mise en marche ou l’arrêt d’une fournaise Utilisé pour enregistrer les changements de température avec un thermomètre enregistreur N’est pas efficace pour les températures élevées Le thermomètre à bilame Le thermomètre enregistreur Comment ça marche ? Utilise un bilame en spirale attaché à un long levier au bout duquel est fixé un crayon. Le crayon trace une ligne sur un ‘’tambour’’ qui tourne lentement. Après un tour complet du tambour (7 jours), le résultat est un Le thermomètre enregistreur Utilisation : Utilisé pour les températures normales Utilisé pour obtenir les variations de température de façon continue Le thermomètre enregistreur Le thermographe à infrarouge Comment ça marche ? Utilise une photographie en couleur des objets. Chaque couleur représente une température spécifique. Par exemple, une température très chaude est indiquée du rouge au jaune et une température très froide est Le thermomètre infrarouge Utilisation : Utilisé pour les températures normales Utilisé pour voir où sont les pertes de chaleur (énergie) dans les bâtiments Rouge, par exemple, indique une grande perte de chaleur (mauvaise isolation) et violet (froid) pas de perte de chaleur, donc une bonne isolation On peut ainsi déterminer si par exemple, on doit changer des portes ou fenêtres pour augmenter  https://www.youtube.com/watch?v=JUXutV6Vk6k&ab_channel=The MuseumofClassicChicagoTelevision%28www.FuzzyMemories.TV%29 https://www.youtube.com/watch?v=-gdLp-CVp8k&ab_channel=HowI t%27sMadeShow Vocabulaire du thème Un Thermomètre : Appareil qui sert à mesurer la température. Une Échelle/une Graduation : Série de division égales marquées et numérotées pour être utilisées dans des mesures. Une Échelle Celsius : Échelle de mesure de la température la plus commune. Une Échelle Kelvin : Échelle utilisée pour mesurer Vocabulaire du thème Une Sonde : Appareil qui mesure le changement de certaines caractéristiques de l’environnement. Un Signal : Information sur la température, telle qu’un courant électrique. Un Répondeur : Aiguille, lumière ou autre mécanisme qui utilise un signal d’une certaine façon. Vocabulaire du thème Un Thermocouple : Appareil de mesure de températures élevées utilisé pour contrôler la mise en marche et l’arrêt d’un appareil utilisant la chaleur. Un thermomètre à bilame : Thermomètre utilisé pour mesurer les températures normales. Un thermographe : Instrument de mesure de la température à partir de la lumière infrarouge.