Question d'origine :
Bonjour,
Pourquoi le liquide rouge qui se trouve dans les thermomètre change niveau (monte ou descend) selon la température.
Réponse du Guichet
gds_ctp
- Département : Equipe du Guichet du Savoir
Le 10/08/2015 à 07h50
Bonjour,
Le site Sciences claires explique le fonctionnement du liquide contenu dans les thermomètres :
« C'est la première image qui vient en tête lorsque l'on parle de thermomètre : un tube gradué contenant un liquide, souvent rouge ou argenté. Mais de quoi s'agit-il exactement ?
Pour le comprendre, il est intéressant de se demander d'abord comment ces thermomètres fonctionnent. Ils se basent en effet sur un principe physique très simple et bien connu :quand une substance chauffe, son volume augmente – on dit qu'elle se dilate. C'est pour cette raison que les thermomètres sont composés d'une petite ampoule contenant un liquide au-dessus de laquelle il y a un long tube en verre : plus le liquide chauffe, plus haut il monte dans le tube !
Il suffit alors d'indiquer à quelle hauteur le liquide monte dans des conditions où la température est bien connue (par exemple, dans de l'eau en train de geler et en train de bouillir, qui sont à respectivement 0 et 100°C à température standard) pour pouvoir l'étalonner!
Traditionnellement, le liquide utilisé est du mercure, un métal qui présente l'intérêt d'être liquide à température ambiante et d'avoir un coefficient de dilatation thermique élevé (c'est-à-dire que son volume augmente beaucoup même pour une augmentation de température petite). Il a cependant un gros désavantage : il est extrêmement toxique, que ce soit par contact avec la peau ou par inhalation de sa vapeur. […]
La toxicité du mercure lui valent en effet d'être bien souvent remplacé par d'autres substances dont le coefficient de dilatation thermique est élevé, mais qui sont moins dangereuses pour la santé. Ainsi, le liquide rouge ou bleu contenu dans de nombreux thermomètres est le plus souvent de l'alcool (ou d'autres liquides organiques comme du toluène ou du kérosène) auquel on a ajouté un colorant rouge ou bleu pour le rendre plus facilement visible.
Ne paniquez toutefois pas si votre thermomètre acheté récemment contient un liquide argenté : il ne s'agit pas forcément de mercure mais peut-être de galinstan, un alliage de gallium, indium et d'étain qui est lui aussi liquide à température ambiante sans toutefois être aussi dangereux pour la santé. »
C’est donc la dilatation du liquide contenu dans le thermomètre, provoquée par la chaleur, qui modifie la hauteur du liquide dans le tube et qui permet de connaître la température d’un lieu ou d’une personne.
Le site SOS devoirs détaille ce processus :
« 1. Thermomètre à liquide :
À la base d’un tube de verre capillaire se trouve un petit réservoir en verre qui contient du liquide. Quand la température varie, le volume du verre et du liquide varient aussi. Plus la température augmente, plus le volume du liquide se dilate et s’élève aussi. Les exemples les plus courants de thermomètre liquide sont ceux à base de mercure et d’alcool.
Principe de base du fonctionnement du thermomètre à mercure :
La variation de température des particules de la matière est proportionnelle à la variation de longueur de la colonne de mercure.
Cela veut dire que le mercure dans le réservoir se dilate dépendamment de la chaleur des particules de la matière et monte dans le tube.
Lorsque les particules de la matière sont chauffées, ses molécules se déplacent plus rapidement et prennent plus d’espace donc la matière se dilate, le mercure monte dans le tube de verre.
Lorsque les particules de la matière sont refroidies, les molécules se déplacent plus lentement et prennent moins d’espace. Donc, la matière se contracte et le mercure descend vers le bas. »
Vous pouvez aussi consulter les sites suivants :
- Des thermomètres pour mesurer la température sur Archi7.
- Le thermomètre à mercure au rancart, il est désormais interdit à la vente sur Libération.
- Thermomètre de Galilée sur Wikipédia.
Bonne journée.
Le site Sciences claires explique le fonctionnement du liquide contenu dans les thermomètres :
« C'est la première image qui vient en tête lorsque l'on parle de thermomètre : un tube gradué contenant un liquide, souvent rouge ou argenté. Mais de quoi s'agit-il exactement ?
Pour le comprendre, il est intéressant de se demander d'abord comment ces thermomètres fonctionnent. Ils se basent en effet sur un principe physique très simple et bien connu :
Il suffit alors d'indiquer à quelle hauteur le liquide monte dans des conditions où la température est bien connue (par exemple, dans de l'eau en train de geler et en train de bouillir, qui sont à respectivement 0 et 100°C à température standard) pour pouvoir l'étalonner!
Traditionnellement, le liquide utilisé est du mercure, un métal qui présente l'intérêt d'être liquide à température ambiante et d'avoir un coefficient de dilatation thermique élevé (c'est-à-dire que son volume augmente beaucoup même pour une augmentation de température petite). Il a cependant un gros désavantage : il est extrêmement toxique, que ce soit par contact avec la peau ou par inhalation de sa vapeur. […]
La toxicité du mercure lui valent en effet d'être bien souvent remplacé par d'autres substances dont le coefficient de dilatation thermique est élevé, mais qui sont moins dangereuses pour la santé. Ainsi, le liquide rouge ou bleu contenu dans de nombreux thermomètres est le plus souvent de l'alcool (ou d'autres liquides organiques comme du toluène ou du kérosène) auquel on a ajouté un colorant rouge ou bleu pour le rendre plus facilement visible.
Ne paniquez toutefois pas si votre thermomètre acheté récemment contient un liquide argenté : il ne s'agit pas forcément de mercure mais peut-être de galinstan, un alliage de gallium, indium et d'étain qui est lui aussi liquide à température ambiante sans toutefois être aussi dangereux pour la santé. »
C’est donc la dilatation du liquide contenu dans le thermomètre, provoquée par la chaleur, qui modifie la hauteur du liquide dans le tube et qui permet de connaître la température d’un lieu ou d’une personne.
Le site SOS devoirs détaille ce processus :
« 1. Thermomètre à liquide :
À la base d’un tube de verre capillaire se trouve un petit réservoir en verre qui contient du liquide. Quand la température varie, le volume du verre et du liquide varient aussi. Plus la température augmente, plus le volume du liquide se dilate et s’élève aussi. Les exemples les plus courants de thermomètre liquide sont ceux à base de mercure et d’alcool.
Principe de base du fonctionnement du thermomètre à mercure :
La variation de température des particules de la matière est proportionnelle à la variation de longueur de la colonne de mercure.
Cela veut dire que le mercure dans le réservoir se dilate dépendamment de la chaleur des particules de la matière et monte dans le tube.
Lorsque les particules de la matière sont chauffées, ses molécules se déplacent plus rapidement et prennent plus d’espace donc la matière se dilate, le mercure monte dans le tube de verre.
Lorsque les particules de la matière sont refroidies, les molécules se déplacent plus lentement et prennent moins d’espace. Donc, la matière se contracte et le mercure descend vers le bas. »
Vous pouvez aussi consulter les sites suivants :
- Des thermomètres pour mesurer la température sur Archi7.
- Le thermomètre à mercure au rancart, il est désormais interdit à la vente sur Libération.
- Thermomètre de Galilée sur Wikipédia.
Bonne journée.
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