Question d'origine :
Bonjour,
Par ce temps de canicule.......
Interrogeant à tout hasard, google, tout à l'heure,avec les simples mots" température Lyon" , un petit tableau m' indique spontanément qu'à Lyon,ce Jeudi 16 Juillet 2015 vers 18h30 il fait 101° Farenheit, soit tout de même,un bon 38°C, ce qui est déja beaucoup !!
Quels sont les avantages, s'il en est, entre les échelles Farnheit et Celsius ;quels en sont les points de repères exacts et où peut on trouver un tableau d'équivalence le plus précis possible ?
Enfin, avec quels moyens matériel mesure t on les températures les plus extrêmes ?
merci.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 20/07/2015 à 08h13
Bonjour,
en ces temps de canicule, il n'est pas inintéressant d'aller se réfugier dans les grottes à la recherche d'un peu de fraîcheur. Plusieurs facteurs expliquent la relative constance de leur température.
On ne saurait discuter des avantages et des lacunes des échelles Fahrenheit et Celsius de représentation des températures, qu'au regard de l’histoire de la recherche d’instruments pour déterminer la température d’un objet.
Pour voir apparaître [le thermomètre], il fallut attendre la Renaissance italienne car il est né à Florence vers 1650, pourvu de graduations sous formes d'élégantes perles d'émail, mais sans que l'on se donnât la peine de définir et de chiffrer les "degrés de chaleur".
Une quinzaine d'années plus tard, Robert Hooke inventa la première graduation rationnelle, mais ce n'est qu'en 1794 que la graduation dite centigrade fut officialisée par la première république française. On notera au passage l'histoire complexe de l'échelle que Gabriel Fahrenheit proposa en 1724. Elle obtint un énorme succès et fait toujours de la résistance dans les pays anglo-saxons. D'autre part, il est bien possible que, sans la Révolution française, notre thermomètre actuel serait toujours celui que Réaumur inventa en 1730 et dont l'échelle était divisée en 80 degrés ; mais il est téméraire de vouloir refaire l'histoire.
sources : Mesure des températures (réponse du Guichet du Savoir) et Du thermomètre à la température de Roger Lamouline.
L’échelle de Fahrenheit est utilisée aux États-Unis, à Bélize et aux Îles Caïman. Au Canada, elle est, selon la loi, utilisable au titre d'échelle complémentaire. Dans les autres pays du Commonwealth, où elle était largement utilisée, elle a été remplacée par l'échelle Celsius au cours de la seconde moitié du XXe siècle.
source : Wikipédia
Pour rappel, scientifiquement,
Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.
Il en résulte que la température thermodynamique du point triple de l'eau est égale à 273,16 kelvins exactement, Ttpw = 273,16 K.
[...]
En raison de la manière dont les échelles de température étaient habituellement définies, il resta d'usage courant d'exprimer la température thermodynamique, symbole T, en fonction de sa différence par rapport à la température de référence To = 273,15 K, le point de congélation de l'eau. Cette différence de température est appelée température Celsius, symbole t, et elle est définie par l'équation entre grandeurs :
t = T - To.
L'unité de température Celsius est le degré Celsius, symbole °C, égal à l'unité kelvin par définition. Une différence ou un intervalle de température peut s'exprimer aussi bien en kelvins qu'en degrés Celsius (13e CGPM, 1967/68, Résolution 3, mentionnée ci-dessus), la valeur numérique de la différence de température étant la même. Cependant, la valeur numérique de la température Celsius exprimée en degrés Celsius est liée à la valeur numérique de la température thermodynamique exprimée en kelvins par la relation :
t/°C = T/K - 273,15.
Le kelvin et le degré Celsius sont aussi les unités de l'Échelle internationale de température de 1990 (EIT-90) adoptée par le Comité international en 1989 dans sa Recommandation 5 (CI-1989).
source : BIPM (Bureau International des Poids et Mesures)
En revanche, toujours selon le BIPM, le degré fahrenheit appartient à la catégorie des « Autres unités en dehors du SI dont l’usage n’est pas recommandé ».
sources : Le Système International d'unités (SI) (document pdf) du BIPM (Cf. p. 34) et The Physical Measurement Laboratory (document pdf) du National Institute of Standards and Technology (NIST) américain.
Sur ce sujet, nous pouvez parcourir notre réponse précédente sur les moyens au Moyen Âge pour mesurer les températures.
L'échelle Fahrenheit actuelle est définie par une stricte correspondance avec l'échelle Kelvin du système international d'unités de mesure :
* le zéro absolu (0,00 K) est à -459,67 °F, et
* un écart de température de 5 K est égal à un écart de 9 °F.
Dans cette échelle, le point de fusion de la glace, sous pression atmosphérique normale, est à 32,0016 °F, et le point d'ébullition à 211,9710 °F.
source : Wikipédia
L'Institut d'Astrophysique et de Géophysique de l'université de Liège (Belgique) vous propose un convertisseur d'unités.
Nous ne vous présenterons pas toutes les solutions imaginées par l'homme pour déterminer la température dans des environnements extrêmes.
Le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Renouvelables) nous indique comment les scientifiques relèvent les températures dans son document Les mesures de l’extrême dans les plasmas créés par laser : des conditions extrêmes de température et de pression règnent dans les installations de fusion thermonucléaire par confinement inertiel comme la Ligne d'intégration laser (LIL) et surtout le Laser Mégajoule (LMJ) :
Par ailleurs, dans l’impossibilité de mesurer à l’intérieur ou à proximité du plasma, en raison des conditions extrêmes qui y règnent, les dispositifs de mesures en sont éloignés, à l’exemple, toutes proportions gardées, des mesures en astrophysique.
À partir de ces mesures de base, il est possible de déduire les grandeurs les plus pertinentes, parfois à l’aide de modèles théoriques: l’énergie ou la température à partir du spectre
La plupart des mesures reposent sur les multiples émissions du plasma : lumière visible et UV (pour le bilan d'énergie laser ou l’émission d'un front de choc…),rayonnement X et gamma(de quelque 10 eV à quelques MeV), particules (neutrons, électrons, ions, particules alpha, protons). Des exemples de mesures dans les domaines spatial, temporel et spectral sont donnés ci-dessous.
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