Que sont les échelles thermométriques et comment sont-elles divisées?

La thermométrie est responsable de la mesure de la température dans divers systèmes, et est une discipline aux débuts assez empiriques, car depuis l'époque d'Hippocrate, dans le domaine de la médecine, il y avait une prise de conscience de la température des corps, par le toucher, et selon la sensation perçue était classée comme «chaleur douce» ou «fièvre brûlante». Cependant, il a fallu attendre le développement du thermomètre, par Galileo Galilei, des années plus tard, lorsque ce domaine d'étude a quitté les eaux empiriques, pour adopter un rôle scientifique.

Nous connaissons tous le thermomètre comme un instrument de mesure de la température d'un corps et de l'environnement, mais Comment ça marche? D'où viennent les échelles thermométriques? Mais avant de répondre à ces questions, il est important de clarifier le concept de la variable que nous mesurons, dans ce cas, la température.

La température, unité fondamentale de l'échelle thermométrique

Lorsque vous nommez le mot température, vous avez sûrement pensé à la quantité de chaleur, cependant, la première chose à considérer est que la chaleur n'est pas la même que la températurebien que, bien entendu, les deux variables soient étroitement liées l'une à l'autre.

La chaleur est la quantité d'énergie dont le transfert est associé à un gradient de température entre deux systèmes, ce qui signifie que la température est une variable qui détermine la chaleur, mais ce n'est pas la chaleur elle-même. La température est associée à l'énergie cinétique, qui définit le mouvement des particules dans le système, et dans la mesure où il y a une plus grande agitation dans le mouvement des particules, plus grande sera la magnitude produite par les soi-disant «échelles thermométriques ».

Thermomètre, base de la thermométrie

Comme déjà mentionné, le créateur du premier thermomètre était Galileo Galilei, la conception de cet instrument était basée sur l'assemblage d'un tube de verre vertical, fermé aux deux extrémités, contenant de l'eau dans laquelle plusieurs sphères de verre fermées étaient immergées., Avec un liquide coloré à l'intérieur. Cela a permis de réaliser les premiers enregistrements des variations de température. Le fluide utilisé dans ce premier thermomètre était de l'eau, cependant, il a ensuite été remplacé par de l'alcool, car l'eau à très basse température atteignait un point de congélation, et lorsque la pression atmosphérique variait, les fluctuations du niveau d'eau étaient enregistrées, sans cela impliquerait un variation de température.

Entre les années 1611 et 1613. Santorio incorpore une échelle numérique à l'instrument de Galilée. Cependant, cet instrument ne donnait toujours pas de résultats précis, car le fluide de mesure était très sensible à la pression atmosphérique. En 1714, Daniel Fahrenheit a incorporé le mercure dans la mesure.

L'utilisation du mercure représentait un grand progrès dans la précision de l'instrument, car ayant un coefficient de dilatation élevé, les perturbations causées par la température étaient facilement appréciables.

Principe de fonctionnement du thermomètre

Lorsque deux parties d'un système entrent en contact, on peut s'attendre à ce que des variations se produisent dans les propriétés des deux, qui sont liées à un phénomène de transfert thermique entre elles. Les conditions à remplir pour qu'un système soit en équilibre thermique sont les suivantes:

• Il ne devrait y avoir aucun échange de chaleur entre les parties impliquées
• Aucune des propriétés dépendant de la température ne doit varier.

Le thermomètre fonctionne sous le Principe zéro de la thermodynamique, qui établit l'interrelation entre deux variables en équilibre thermique. Ce qui signifie que le mercure, en tant que fluide sensible aux changements de température, lorsqu'il entre en équilibre avec le corps ou le milieu, dont on veut connaître la valeur de température, adopte sa valeur de température.

Développement d'échelles thermométriques

Comme nous l'avons déjà mentionné, le premier visionnaire de la nécessité d'établir un paramètre de mesure dans l'instrument de Galileo a été Santorio, qui a établi une échelle numérique sans aucun sens physique. Cependant, cet événement a été d'une grande importance dans le développement de ce que nous appelons aujourd'hui les échelles de thermométrie.

Grade Rømer

Rømer est une échelle basée sur la congélation et l'ébullition de l'eau salée. Cette échelle est actuellement en désuétude, car elle ne fournit pas de résultats précis.

Échelle Fahrenheit

Daniel Fahrenheit était un fabricant d'instruments techniques qui a créé le thermomètre à alcool en 1709, puis des années plus tard, il fabriquait le premier thermomètre à base de mercure. Cet inventeur d'origine allemande, a mis au point une échelle thermométrique arbitraire, qui porte son nom, qui présente les caractéristiques suivantes:

• Il n'a pas de valeurs négatives, car à ce moment-là il n'y avait aucune notion de températures inférieures à 0, pour cette raison, l'ébullition de l'eau se produit à 212 ° F et sa congélation à 32 ° F.
• C'est assez précis, car il est basé sur des observations dans le thermomètre à mercure, un matériau à expansion presque uniforme dans cette plage de température.
• Avec son thermomètre de précision, Fahrenheit a mesuré la variation de la température d'ébullition de l'eau dans des conditions de pression ambiante, et a pu établir que le point d'ébullition est une caractéristique de chaque substance liquide.
• Son utilisation s'est répandue dans des pays comme les États-Unis et le Royaume-Uni.

Échelle Celsius

Parmi les échelles thermométriques, celle-ci a acquis une grande popularité en son temps. Il a été inventé en 1742 par l'astronome suédois Andrés Celsius, qui l'a développé en prenant le point de congélation de l'eau comme valeur inférieure et son point d'ébullition comme valeur maximale. Celsius a effectué une série de 100 divisions entre ces deux points.

Contrairement aux autres échelles, le centigrade fonctionne avec 100 graduations et son utilisation a été étendue à des fins domestiques, car dans le domaine scientifique, l'utilisation de l'échelle Kelvin absolue est préférée.

Échelle absolue

Cette échelle est appelée «absolue», qui contemple la valeur du zéro absolu, et son importance réside essentiellement dans cet aspect, car elle ne dépend pas de points fixes arbitraires, mais présente plutôt la température comme une expression de la cinétique moléculaire., Obtention de la valeur au point où la cessation du mouvement moléculaire a été déterminée.

Il est important de noter que cette température est associée à l'échelle Celsius, puisque les deux traitent une graduation de 100.

Échelle de Rankine

En 1859, l'ingénieur William Rankine, a proposé cette échelle, qui est liée aux degrés Fahrenheit, puisqu'elle gère la même graduation, cependant cette échelle envisage la présence du zéro absolu. Dans une analogie, on peut dire que la relation Celsius-Kelvin est de même nature que la relation Fahrenheit-Rankine.

Conversions entre échelles thermométriques

L'utilisation des conversions est d'une grande importance dans le domaine de la résolution de problèmes, elle est déterminée par le fait que nous ne pouvons pas regrouper des variables de nature différente. Et parce que les différentes disciplines peuvent être traitées en termes d'échelles thermométriques différentes, des relations ont été établies qui permettent la transformation des valeurs.

• Fahrenheit (ºF) - Rankine (ºR)

ºF = ºR- 460

• Celsius (ºC) - Kelvin (ºK)

ºC = ºK- 273

• Celsius (ºC) - Fahrenheit (ºF)

ºC = (ºF-32) / 1,8