Le Thermomètre

Le mot « thermomètre » provient du grec ancien « thermos » qui signifie « chaud » et de « métron » qui signifie « mesure ». C’est un appareil utilisé pour mesurer la température. L’utilisation du thermomètre se fait dans les domaines les plus variés, de la météorologie à la cuisine en passant par la médecine ou les procédés de fabrication divers dans l’industrie.

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Histoire du thermomètre

Le thermoscope peut être considéré comme la première version de ce qu’est aujourd’hui le thermomètre. Le thermoscope était un appareil qui avait pour rôle de mettre en évidence les différences de température, sans toutefois en prendre les mesures exactes.

C’est dans l’antiquité qu’il faut remonter pour retrouver la trace des tout premiers thermoscopes, notamment ceux de Héron d’Alexandrie ou de Philon de Byzance. Ces appareils fonctionnaient sur le principe de la variation de volume d’une quantité donnée d’air qui se déplace à l’intérieur d’une colonne d’eau.

C’est en 1624 qu’a été inventé le mot « thermomètre » par le jésuite Jean Leurechon. Ce dernier décrit dans son ouvrage « Récréation mathématique » le principe du changement de température qui fait monter le niveau de l’eau dans une canule. Cette invention est attribuée à tort à Sanctorius, celui-ci n’ayant fait qu’expérimenter le principe décrit par le jésuite.

Sanctorius a toutefois amélioré le thermoscope de Héron d’Alexandrie en y ajoutant un système simple de graduations décimales. Il fit correspondre le minimum de ces graduations à la température de la neige, tandis que le maximum était la mesure correspondant à la température de la flamme d’une bougie.

Cependant, le système d’alors était ouvert, et donc susceptible de subir les effets de la pression atmosphérique (c’est seulement en 1644 que Torricelli met en évidence la pression atmosphérique et invente aussi le baromètre).

Dix années plus tard, Ferdinand II de Médicis apporte de nombreuses améliorations à l’appareil de Sanctorius et créa le premier thermomètre. Le système est composé d’alcool emprisonné dans un tube de verre bien hermétique. Les graduations de ce modèle de thermomètre étaient de 50.

Pendant la saison hivernale, la température mesurée pouvant descendre jusqu’à 7 degrés, pour un 40 degrés en saison estivale. Pour la glace qui fond, ce thermomètre mesurait 13 degrés.

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Améliorations et évolution

C’est au cours du 18e siècle que furent inventés de nombreux types de thermomètres dans certains pays d’Europe. Au cours de l’année 1702, l’astronome Ole Christensen Romer procéda à la fabrication d’un thermomètre à alcool qui indiquait une température de 60°C pour l’eau bouillante et de 7,5°C pour la glace pilée.

Cinq années plus tard, l’allemand Daniel Gabriel Fahrenheit eut l’idée de remplacer la solution d’alcool par du mercure.

C’est ici que le thermomètre atteignait sa forme définitive. Ce savant allemand fit aussi la proposition d’une échelle de température qui fut très bien accueillie. Cette graduation fixait à 32°F la température de la glace fondante, et à 96°F la température normale du sang, tandis que le point d’ébullition de l’eau sous des conditions de pression atmosphérique normale est de 212°F.

En 1730, le physicien René-Antoine Ferchault de Réaumur procéda à la fabrication d’un thermomètre à l’éthanol (appelé alors « esprit de vin ») qui était caractérisé par une échelle de 0-80, le 0 représentant le point de congélation de l’eau, et 80 étant la température d’ébullition de l’alcool que le physicien confondait avec le point d’ébullition de l’eau.

En 1741, le physicien Anders Celsius fit construire un thermomètre à mercure dont la graduation faisait correspondre le point de congélation de l’eau à 100° et son point d’ébullition à 0°.

Cette échelle fut utilisée de 1742 à 1750 à l’observatoire d’Upsal. L’échelle de Celsius était alors graduée dans le sens opposé à celui qui est utilisé aujourd’hui.

C’est après la mort du physicien en 1744 que ses collègues _ notamment le célèbre suédois Carl Linné_ eurent l’idée d’inverser l’échelle du physicien Celsius pour faire correspondre 0 à la température de congélation de l’eau et 100 à sa température d’ébullition.

Carl Linné présenta en 1745 à l’académie suédoise un thermomètre qui indiquait 0° pour la glace fondante et 100° pour l’eau en ébullition.

À la même époque, Jean-Pierre Christin, alors secrétaire de l’académie des beaux-arts de Lyon, commanda à un artisan de Lyon du nom de Casati un thermomètre à mercure gradué par une échelle centésimale qu’il présenta à l’académie en 1743. C’est en raison de ce fait que l’inversion de l’échelle de Celsius est parfois attribuée, à tort, à Christin. Cependant, le thermomètre suédois de Celsius et le thermomètre lyonnais de Casati n’auraient pas eu la reconnaissance qui est aujourd’hui la leur si la Révolution française n’avait pas inventé le système métrique, et si la commission des poids et mesures n’avait pas établi en 1794 que le degré thermométrique corresponde au centième de la partie de la distance entre l’eau bouillante et la glace.

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Les différents types de thermomètres

Les thermomètres fonctionnent sur des principes différents et sont utilisés pour les usages les plus différents, et existent de même sous de multiples apparences différentes.

Thermomètre à mercure

Le principe de fonctionnement du thermomètre à mercure compte parmi les plus simples. Un tube fin fabriqué en verre est rempli par du mercure d’un côté, tandis que l’azote remplit l’autre côté. La propriété du mercure est de se dilater en fonction de la température : plus la chaleur est grande, plus le liquide occupe de la place. Ainsi, il est relativement simple de lire la température lorsque l’on gradue le tube de façon adéquate. L’azote est caractérisé par une faible pression. Son rôle est de maintenir le mercure en place.

Le thermomètre à mercure est un instrument qui offre une bonne précision tant qu’il ne reçoit pas sur sa surface le soleil de façon directe (cela a pour effet d’altérer la mesure de la température qui est prise). Il est donc nécessaire de bien abriter cet instrument pour avoir la mesure la plus juste possible. Aujourd’hui, il n’est pas permis de remplir un thermomètre avec du mercure en raison de son caractère toxique. Il reste possible de substituer cet élément chimique par d’autres liquides, notamment l’alcool, le gallium, ou encore l’huile de colza.

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Thermomètre infrarouge

Le thermomètre infrarouge sert à mesurer la température prévalant à la surface d’un corps ou d’un objet en tenant compte de l’émission de lumière qui est produite par ce corps. Le principe de fonctionnement de ce type de thermomètre se base sur la mesure du rayonnement émis par l’objet dans le domaine de l’infrarouge (d’où le nom de l’appareil). L’appareil mesure la température en quantifiant l’énergie radiative qui est émise dans l’infrarouge.

Il faut savoir que tout objet au-dessus du zéro absolu émet des radiations mesurables. En ayant connaissance de la quantité d’énergie qui est émise par un objet ou un corps, ainsi que son émissivité, on peut donc déterminer la température de ce corps.

Le procédé consiste à prendre la mesure de l’énergie lumineuse grâce à un détecteur qui permet ensuite de convertir cette énergie en signal électrique. Cette méthode a l’avantage de permettre une mesure à distance de la température.

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Thermomètre digital

Le thermomètre digital permet de mesurer la température chez l’enfant aussi bien que chez l’adulte. Il peut être utilisé de 3 différentes manières : une utilisation buccale, une utilisation rectale, une utilisation axillaire (sous les aisselles).

Le thermomètre digital possède de nombreux atouts. C’est un instrument complètement étanche et qui est équipé d’une pile qui permet une utilisation sur une très longue durée.

Il est caractérisé par une mémoire qui permet d’enregistrer la dernière température mesurée, ce qui peut être pratique pour suivre l’évolution de la température d’un corps. Quant à la prise de la mesure en elle-même, elle ne dure que 45 secondes.

Cet instrument très performant est en outre équipé d’un signal sonore qui indique la fin de la prise de température.

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Les différents usages

Le thermomètre sert dans les domaines les plus divers, le choix du thermomètre à utiliser dépendant de l’usage qui doit en être fait.

Thermomètre d’intérieur

Le thermomètre d’intérieur permet de mesurer la température qui prévaut à l’intérieur d’une habitation. Il peut s’agir d’un modèle à lecture directe, d’un modèle à minima ou encore d’un modèle à maxima.

Cet appareil qui peut être digital peut afficher la température en Fahrenheit ou en Celsius, chaque modèle ayant ses spécificités. Le choix d’un thermomètre intérieur se fait sur la précision de la mesure que l’on souhaite avoir, mais certaines personnes en font aussi un élément de décoration original.

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Le thermomètre frontal

Ce thermomètre se présente sous la forme d’une bandelette à cristaux liquides. Cet instrument de mesure de température est à poser sur le front, comme l’indique son nom.

Dans la pratique, il est nécessaire la plupart du temps d’ajouter entre 2 et 3°C à la température approximative mesurée par l’instrument afin de connaitre la température réelle.

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Le thermomètre médical

Le thermomètre médical sert à mesurer la température corporelle. C’est un instrument très utile, probablement l’un des instruments les plus utilisés dans le corps médical.

Le modèle à mercure étant aujourd’hui interdit, parce que jugé trop dangereux, on retrouve aujourd’hui des modèles électroniques ou en verre au gallium. On peut distinguer les modèles nécessitant un contact avec le corps, de ceux qui sont utilisés à distance.

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Le thermomètre bébé

Pour les parents, le thermomètre bébé sert à mesurer la température de bébé. Les modèles les plus divers existent pour les bébés, et chaque modèle est à utiliser de façon précise.

Pour connaitre la température d’un enfant, le thermomètre rectal se présente comme le modèle le plus fiable. On peut se servir de vaseline pour une utilisation en douceur. Il y a des modèles avec des embouts souples et ronds qui permettent une utilisation simple.

Cependant, le thermomètre rectal peut être considéré comme une solution relativement invasive. Quant aux modèles auriculaires ou frontaux, ils sont peut-être moins précis, mais ils peuvent permettre d’éviter d’avoir à réveiller l’enfant pour la prise de la mesure de sa température.

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Le thermomètre auriculaire

Ce modèle de thermomètre permet de mesurer la température qui est émise par la membrane du tympan. Il fonctionne sur le principe d’un système infrarouge afin de prendre les mesures sans nécessiter de contact. L’utilisation de cet instrument doit se faire de façon minutieuse et précise pour éviter les erreurs. Par exemple, il convient de tirer doucement le pavillon de l’enfant vers l’arrière pour une mesure plus précise. L’un des grands avantages de l’utilisation de cet instrument est l’affichage extrêmement rapide de la température (en général, il faut moins de 5 secondes pour un résultat.

Le thermomètre cuisine

Les thermomètres ont aussi leur place en cuisine. Les modèles proposés sont très différents les uns des autres. Il est important de faire un choix en fonction de l’usage spécifique que l’on désire en faire.

On peut ainsi faire usage d’un thermomètre pour réussir la cuisson de la viande. On peut par exemple placer le thermomètre près des préparations pour obtenir une température plus précise que celle indiquée par le four.

Pour choisir un instrument, il convient de se rappeler que certains modèles ne sont pas waterproof, tandis que d’autres supportent très mal les hautes températures. Que ce soit pour des aliments froids ou chauds, il est donc nécessaire de bien vérifier le modèle à choisir.

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Le thermomètre extérieur

Le thermomètre extérieur est très utile pour le confort personnel, ainsi que pour la sécurité des personnes. On retrouve principalement trois grandes familles de thermomètres extérieurs : les thermomètres à lecture instantanée, les thermomètres à minima et les thermomètres à maxima.

  • Les thermomètres à minima contiennent un composé de toluène qui déplace le curseur sous l’effet de la dilatation entrainée par les basses températures. Il suffit de lire la position du curseur pour avoir connaissance de la température minimale de la période.
  • Les modèles à maxima comportent un liquide dont le réservoir est muni d’un clapet anti-retour. Le fluide se dilate sous l’effet de la chaleur, mais en cas de baisse de température, son retour en arrière est bloqué par le dispositif.
  • Enfin, les thermomètres à lecture directe contiennent un liquide qui se contracte et se dilate, permettant de lire la température à un moment précis.