Le thermomètre à dilatation est un instrument destiné à mesurer les températures. Le fonctionnement de ces thermomètres repose sur la dilatation d’un liquide (mercure, alcool, pentane, nitrobenzène, pétrole, toluène) contenu dans un récipient soudé à un tube capillaire dans lequel se répand le liquide.
Les liquides utilisés dans le thermomètre à dilatation
Le mercure est généralement employé quand on a besoin de connaître une température avec précision, il a l’avantage d’être bon conducteur de la chaleur et de se mettre rapidement en équilibre de température au contact des corps. Sa dilatation est, comparativement aux autres liquides, très régulière, de zéro à 200° C, il peut servir entre -38°,8 et 700° C (son point d’ébullition étant à 357° C, on peut le faire fonctionner au-dessus en comprimant un gaz dans la partie du tube capillaire surmontant la colonne).
Le pentane est utilisé pour les basses températures jusqu’à -200° C.
L’alcool, couvre environ de -130° à +78° C.
Le pétrole et le toluène, dont la dilatation est plus régulière que l’alcool, sont généralement employés pour les températures ambiantes.
Le nitrobenzène ou essence de mirbane, pour les températures atteignant jusqu’à + 200° C.
Tous ces liquides, sauf le mercure, sont colorés en rouge, bleu, noir, pour permettre une meilleure visibilité dans le tube capillaire.
Graduation du thermomètre à dilatation de liquide.
II existe trois types de graduations : Celsius (centigrade), Fahrenheit et Réaumur (cette dernière n’est plus guère en usage), la graduation Celsius est employée dans presque tous les pays ayant adopté le système métrique, la graduation Fahrenheit, en Angleterre, aux États-Unis et dans les colonies anglaises. Dans l’échelle centigrade, dont le savant danois Celsius eut le premier l’idée, le zéro indique le niveau auquel s’arrête le liquide quand on plonge le thermomètre dans la glace fondante, le chiffre 100, le niveau auquel il s’arrête quand il est plongé dans la vapeur d’eau bouillante à la pression de 76 cm de mercure. L’intervalle entre les deux traits 0 et 100, divisé en 100 parties, constitue la graduation Celsius, la correspondance entre un degré Celsius et un degré Fahrenheit s’obtient en multipliant le degré Celsius par 1,8 et en ajoutant 32.
Exemple : 50 degrés Celsius correspondent à (50 X 1,8) + 32, soit 122 degrés Fahrenheit.
Fabrication du thermomètre à dilatation
Les thermomètres de précision doivent subir une cuisson avant d’être étalonnés. Car le verre continue de se rétracter pendant un certain temps. Cela provoque une modification de la hauteur du liquide en un point donné. De plus, ils doivent être fabriqués avec un capillaire de section intérieure parfaitement cylindrique.
Certains thermomètres à dilatation de liquide sont divisés à même la tige par une morsure fluorhydrique, les traits et chiffres ainsi créés étant remplis de noir afin de permettre une bonne visibilité. D’autres sont divisés sur une plaquette de verre opale fixée à l’intérieur (par exemple les thermomètres médicaux). Ils ont l’avantage de pouvoir être employés dans des bains d’acide sans altérer la graduation et d’être plus faciles à nettoyer.
Emploi des thermomètres dans la vie domestique.
La connaissance de la température exacte est devenue une nécessité quotidienne dans la vie domestique.
Le thermomètre médical
Par ses indications, permet de déceler un commencement de maladie, il est au mercure, divisé en dixièmes de degré, de 35° à 42° C. Il doit porter au dos, gravée sur le verre, la marque du contrôle d’État des arts et métiers (lettres C.A.M.). Ainsi que la date, et, à l’intérieur, sur la plaquette portant les graduations, le nom ou la marque du fabricant. Les chiffres et lettres sont ceux des ouvriers souffleurs et diviseurs. Il faut éviter de laver un thermomètre médical dans l’eau chaude, car en le portant à une température supérieure à 42° C, on fait éclater le réservoir, il faut le nettoyer à l’alcool.
Les thermomètres de bain
Ils sont indispensables, surtout pour les bains du nouveau-né. Un enfant baigné toujours à la même température ne sera jamais « saisi » et n’appréhendera pas l’eau. L’appréciation de la température avec la main n’est pas efficace, elle dépend de dispositions variables.
Les thermomètres d’appartement
Ils sont divisés de -10° à +50° C, ils sont utilisés afin de vérifier le chauffage des pièces. Une chambre doit être plus fraiche qu’une salle à manger, sauf une chambre de malade, qui doit avoir 20° C. La place d’un thermomètre doit être à 1,50 m du sol.
Les thermomètres d’extérieur
Ils sont divisés, selon les régions de -30° a +60° C, ils permettent de connaître la température du dehors et de se couvrir en conséquence.
Citons encore le thermomètre à dilatation de chaudières de chauffage central (divisés de 0° à 110° C). Pour le réglage de ces appareils, les thermomètres pour marmites à stériliser des fruits ou légumes (divisés de 50° à 100° C). Portant sur l’échelle en papier les indications pour chaque genre d’opération. Les thermomètres pour la préparation ménagère du yaourt, dont l’ensemencement se fait entre 50° et 55° C… Les thermomètres pour armoires frigorifiques (divisés de -20° à +20° C).
Précautions d’utilisation
Tous les thermomètres à dilatation, sauf ceux qui sont au mercure, doivent être maintenus debout. Quand ils sont laissés à plat, il peut glisser du liquide vers la partie supérieure du tube. Cela faussera d’autant les indications, et les conséquences peuvent être graves. Pour les thermomètres de bain, où le tube est généralement encastré dans une monture de bois qui cache le haut du thermomètre. Quand la colonne d’un thermomètre est fragmentée (suite d’un choc ou d’une chute), il faut le prendre par le haut et le secouer violemment comme un thermomètre médical. Ne jamais le mettre dans l’eau chaude à une température supérieure à celle qu’il peut supporter.
L’usage des thermomètres peut être bien utile dans la vie domestique.
Ainsi, s’il est agréable de prendre un potage sans se brûler, il est désagréable, en revanche, de le prendre trop froid. La bonne température se situe à environ 50° C dans l’assiette, et la soupière doit être apportée sur la table à 70° C.
Dans la cuisine, bien des mets délicats gagnent à être cuits à une température inférieure à 100° C. Un thermomètre peut, en contrôlant la température, éviter de manquer les sauces hollandaises. Elles doivent être chauffées en tournant vers 90° C. Il existe des thermomètres en verre dont le réservoir pointu se pique dans la viande. Ce qui permet de connaître le degré de cuisson des rôtis et des gigots.
Thermomètre à dilatation par bilame.
Un bilame est formé de deux lames étroites et minces de métaux différents, soudées à plat. Ces métaux étant choisis très inégalement dilatables, le bilame s’incurve sous l’effet des changements de température. La grande sensibilité du bilame l’a tout naturellement désigné pour la fabrication des thermomètres de précision. Ceux-ci se présentent ordinairement sous la forme classique d’un cadran muni d’une aiguille. Ils sont précis, sensibles et d’une lecture facile. Leur emploi est tout indiqué pour contrôler les températures de frigorifiques, glacières, etc. Ces thermomètres s’emploient également dans les appartements.
