Froid glacial ou chaleur cuisante. Qu'est-ce que la température?

T'es-tu demandé pourquoi on a froid en hiver, et pourquoi une tasse de thé chaud refroidit lorsqu'on la laisse sur la table? Dans notre quotidien on est toujours confronté à des températures différentes. Mais quelle est la différence entre l'eau froide et l'eau chaude, l'air froid et l'air chaud?

Des stalactites de glace se forment quand la température passe en-dessous de zéro degré Celsius

En hiver les températures descendent souvent en dessous de 0°C – donc sous la température de congélation de l'eau. (Image: yanikap/CanStockPhoto)

De petites particules en mouvement

Les substances qui composent notre corps et notre environnement sont toutes composées de minuscules particules. Ce sont les molécules et atomes; ils ne peuvent pas être vus à l'œil nu. Les molécules dans une substance comme l'eau bougent tout le temps, on dit qu’elles oscillent, avec des vitesses différentes. C’est ce mouvement que nous percevons comme une température.

Plus les particules s'agitent, plus haute est la température. Pour mesurer la température les savants ont mis au point différentes échelles. Certaines échelles sont employées uniquement par les chercheurs et d’autres ne sont plus du tout utilisées.

Degrés Celsius – la plus connue chez nous

En Suisse, l'échelle de température la plus couramment utilisée est l'échelle centigrade de Celsius (°C). Cette échelle a été créée en 1742 par le suédois Anders Celsius et repose sur un principe simple: la température de congélation de l'eau est définie à 0 °C et le point d'ébullition de l'eau à 100 °C. Pour la petite histoire, le savant avait désigné le point d’ébullition à 0 °C et celui de congélation à 100 °C; l’échelle a été inversée par la suite. La plage de température entre le point de congélation et d'ébullition est divisée en 100 échelons égaux – les degrés (grades, symbole °). La différence entre 10 °C et 20 °C est identique à la différence entre 50 °C et 60 °C. C’est semblable aux longueurs: un mètre est divisé en 100 parties d’égales longueurs, les centimètres. Depuis 1948, on parle de degrés Celsius.

Réaumur et Fahrenheit

L 'échelle Réaumur (du français René Antoine Ferchault de Réaumur en 1731) est apparue à peu près au même moment que l’échelle Celsius. C’est également le point de congélation de l’eau qui correspond au 0 °Re. Cependant le deuxième point de référence – le point d'ébullition de l'eau – a été défini comme 80 °Re, parce-que pour mettre au point son thermomètre, le scientifique avait d’abord fait bouillir de l'alcool. L’échelle Réaumur est moins précise que l’échelle Celsius car elle a 80 intervalles au lieu de 100 pour la même différence de température. Bien qu’elle ait été utilisée en France pendant plus d’une centaine d’années, on ne s’en sert plus pour mesurer la température. De nos jours, on utilise l’échelle Celsius dans quasiment tous les pays du monde.

Thermomètre dans la neige

Sur un thermomètre on trouve souvent les échelles Celsius et Fahrenheit. Le point de congélation de l'eau est de 0 °C. Cela correspond à 32 °F. (Image: OlegDoroshin/CanStockPhoto)

Mais si tu voyages aux États-Unis, tu trouveras une échelle de température différente: l'échelle Fahrenheit. Cette échelle a été nommée d'après son inventeur, l’allemand Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724, et est légèrement différente dans sa construction de l'échelle Celsius. Dans l'échelle Celsius, il y a souvent des valeurs inférieures à 0 °C. La température de l'air, en montagne, en hiver peut rapidement descendre sous les -10 °C. L'idée originale du physicien était d'introduire une échelle de température sans valeur négative. Il a produit le mélange le plus froid possible à l’époque, constitué de glace, d'eau et de sel marin. Ce mélange a atteint une température de -17,8 °C sur l'échelle Celsius et a été défini comme zéro sur l'échelle Fahrenheit. Le savant a utilisé son estimation de la température du corps humain à 96 °F comme deuxième point de référence. Aujourd’hui, l’échelle utilise le point de congélation de l'eau pure à 32 °F et son point d’ébullition à 232 °F comme points de référence. Cependant, Fahrenheit n’a pas atteint son objectif, car les températures peuvent également descendre en dessous de 0 °F sur cette échelle.

Ainsi, si les températures sur les échelles Celsius, Fahrenheit et Réaumur peuvent chuter bien en dessous de zéro, jusqu’à quelle valeur peut-on descendre? La température la plus basse connue aujourd'hui est appelée ‘zéro absolu’. A cette température, les molécules d'une substance ne bougent plus. Sur l'échelle Celsius, le zéro absolu correspond à -273,15 °C. En pratique, on n'a cependant jamais réussi à refroidir une substance à cette température.

En dessous de 0 kelvin, ce n'est pas possible

La seule échelle de température qui n'a pas de valeurs négatives est l'échelle Kelvin (du britannique lord Kelvin en 1848). Le zéro absolu correspond à 0 kelvin (0 K, le symbole s’écrit avec une majuscule mais écrit en entier, kelvin s’écrit en minuscule). Comme le kelvin n’est pas une mesure relative (on utilise un seul point de référence au lieu de deux pour estimer la température), on ne met pas le mot ‘degré’ ni le symbole ° devant le K. Le point de congélation de l'eau est de 273,15 K et le point d'ébullition de l'eau est de 373,15 K. Il y a une corrélation étroite entre l'échelle Kelvin et l'échelle Celsius; une différence de 1 °C correspond exactement à 1 K. Ainsi, les deux échelles ont des échelons égaux, mais sont décalées de 273,15 degrés. Une différence de température de 10 °C correspond exactement à une différence de 10 kelvin. On mesure rarement la température en kelvin dans la vie quotidienne, mais il est très souvent utilisé par les physiciens et d'autres scientifiques aujourd'hui.

Si quelqu'un te demande quelle température il fait en été, tu peux répondre «il fait 30 °C». Mais tu pourrais aussi bien dire: «86 °F» ou même «303 K». C’est la même température, mais suivant ta réponse, on ne te comprendra peut-être pas.

 

Évaluation moyenne:
  •  
(0 Évaluations)

Qu'en dis-tu?

Cet article n'a pas encore reçu de commentaires.