En 1714, le scientifique et inventeur Daniel Gabriel Fahrenheit a imaginé le premier thermomètre fiable, utilisant du mercure au lieu d’un mélange d'alcool et d'eau. Pour la toute première fois était créé un thermomètre utilisant du mercure, dont le coefficient de dilatation est élevé, la qualité de production fournit une échelle plus fine et la reproductibilité est plus grande. Dix ans plus tard, le thermomètre au mercure est adopté dans le monde entier, et Daniel Gabriel Fahrenheit propose une échelle de température qui maintenant (légèrement ajustée) porte son nom.
Puis, en 1742, c’est le savant Anders Celsius qui, après des années de recherches, soumet une nouvelle échelle pour le thermomètre au mercure, dont le point d’ébullition est zéro et le point de congélation de l’eau est 100 degrés. Cette échelle, dont les points d’ébullition et de congélation ont été inversés, vous la connaissez car son usage est courant à travers le monde : le degré Celsius.
Le médecin Herman Boerhaave fut le premier à appliquer les mesures du thermomètre au mercure dans la pratique clinique ; ses travaux ont initié une corrélation entre les différents états de la température corporelle et les symptômes d’un patient.
Aujourd’hui il existe bien des thermomètres, allant du thermomètre infrarouge, au gallium, en passant par les thermomètres haute précision, etc… utilisés pour mesurer la température sur des plages de mesure différentes et ce, dans différents corps de métier.
Caractéristiques d’un thermomètre #1 les matériaux thermométriques ⚗️
Que vous ayez besoin d’un thermomètre pour mesurer la température ambiante dans le cadre d’une utilisation domestique ou que vous soyez chef et que vous ayez besoin d’un thermomètre de cuisine dans le cadre de votre travail, vous trouverez une grande variété de types de thermomètres empiriques basés sur les propriétés des matériaux.
Ces derniers reposent sur la relation constitutive entre la pression, le volume et la température de leur matériau thermométrique ; par exemple, le mercure se dilate lorsqu'il est chauffé. S'il est utilisé cette relation pression/volume/température, un matériau thermométrique doit avoir trois propriétés :
- Son chauffage et son refroidissement doivent être rapides : D’abord, lorsqu’une certaine quantité de chaleur pénètre ou sort du matériau, ce dernier doit se dilater ou se contracter jusqu’à atteindre, soit son volume soit sa pression finale. Ensuite, il doit atteindre sa température finale pratiquement sans retard ; une partie de la chaleur entrante est considérée comme modifiant le volume du corps à température constante, elle est appelée chaleur latente d'expansion à température constante ; le reste est considéré comme modifiant la température du corps à volume constant, et est appelé chaleur spécifique à volume constant. Certains matériaux n'ont pas cette propriété et mettent un certain temps à répartir la chaleur entre le changement de température et de volume.
- Son chauffage et son refroidissement doivent être réversibles : le matériau doit pouvoir être chauffé et refroidi indéfiniment (souvent par le même incrément et décrément de chaleur) et toujours revenir à sa pression, son volume et sa température d'origine.
- Son chauffage et son refroidissement doivent être monotones : sur toute la plage de températures pour laquelle il doit fonctionner sa pression ou son volume sont constants.
A l’inverse de l’eau qui ne possède pas ces propriétés et ne pouvant donc pas être employée comme matériau pour les thermomètres, les gaz ont tous ces propriétés. Par conséquent, ce sont des matériaux thermométriques appropriés. Leur rôle est primordial dans le développement de la thermométrie.
Caractéristiques d’un thermomètre #2 les thermomètres primaires et secondaires 🧪
Un thermomètre est appelé primaire ou secondaire en fonction de la façon dont la quantité physique brute qu'il mesure correspond à une température.
Les thermomètres primaires : la propriété mesurée de la matière est si bien connue que la température peut être calculée sans aucune quantité inconnue. Des exemples de ceux-ci sont des thermomètres basés sur l'équation d'état d'un gaz ou encore sur la vitesse de son dans un gaz.
Les thermomètres secondaires : la connaissance de la propriété mesurée n'est pas suffisante pour permettre un calcul direct de la température. Ils doivent être étalonnés ; les thermomètres peuvent être étalonnés soit en les comparant avec d'autres thermomètres étalonnés, soit en les comparant à des points fixes connus sur l'échelle de température. Les plus connus de ces points fixes sont les points de fusion et d'ébullition de l'eau pure.
Caractéristiques d’un thermomètre #3 résolution, précision et reproductibilité 🔬
La résolution d'un thermomètre répond à quelle fraction de degré il est possible de faire une lecture. Pour les travaux à haute température, il peut être possible de mesurer uniquement à 10 ° C près ou plus. Les thermomètres cliniques et de nombreux thermomètres électroniques (thermomètre frontal pour bébé, thermomètre sans contact, auriculaire, thermomètre infrarouge, etc…) sont généralement lisibles à 0,1 ° C. Des instruments spéciaux comme les embouts de type sondes, peuvent donner des lectures au millième de degré. Cependant, cet affichage de la température, qu’il soit digital grâce à un écran LCD ou non, ne signifie pas que la lecture est vraie ou exacte ; cela signifie seulement que de très petits changements peuvent être observés.
La précision d’un thermomètre étalonné est donnée à un point fixe connu et précis (c'est-à-dire qu'il donne une lecture vraie) à ce point. Entre les points d'étalonnage fixes, l'interpolation est effectuée généralement de façon linéaire. Cela peut donner des différences significatives entre les différents types de thermomètres à des points éloignés des points fixes. Par exemple, l'expansion du mercure dans un thermomètre en verre (comme on trouve pour la prise de température axillaire ou rectale) est légèrement différente du changement de résistance d'un thermomètre à résistance en platine, donc ces deux seront légèrement en désaccord.
La reproductibilité d’un thermomètre est particulièrement importante : le même thermomètre donne-t-il la même lecture pour la même température ? Une mesure de température reproductible signifie que les comparaisons sont valides dans les expériences scientifiques et que les processus industriels sont cohérents. Ainsi si le même type de thermomètre est étalonné de la même manière, ses lectures seront valides même si elles sont légèrement imprécises par rapport à l'échelle absolue.
Un exemple de thermomètre de référence utilisé pour vérifier les autres selon les normes industrielles serait un thermomètre à résistance en platine avec un affichage numérique à 0,1 ° C (sa précision) qui a été étalonné en 5 points (−18, 0, 40, 70 , 100 ° C) et dont la précision est de ± 0,2 ° C.
Les thermomètres à liquide en verre correctement étalonnés, utilisés et entretenus peuvent atteindre une incertitude de mesure de ± 0,01°C dans la plage de 0 à 100°C.
Choisir son thermomètre
Il existe une multitude de façons de bien choisir son thermomètre ; en fonction de ses caractéristiques bien entendu (thermomètre avec ou sans contact, thermomètre laser, etc…), de son utilisation (que vous soyez un particulier ou un professionnel) ou encore de ses fonctionnalités (multifonction, enregistreur, mémorisation, étanche, arrêt automatique, mode silencieux, etc…). Pour en savoir plus sur le thermomètre, faites vos recherches directement dans notre guide ou ne perdez plus de temps et faites appel à un expert !
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