Thermomètres

Thermodynamique

 Température thermodynamique, grandeur mesurable notée T, définie par la relation de Carnot ΔW/Q = ΔT/T existant entre le travail ΔW produit par un système fonctionnant selon un cycle réversible de Carnot, entre deux sources aux températures T et T + ΔT, et la quantité de chaleur Q qui passe de la source chaude à la source froide, et par la convention de faire correspondre la valeur T = 273,16 au point triple de l'eau (équilibre solide-liquide-vapeur). [L'unité SI de température est le kelvin, symbole K.]

À la surface de la Terre, à petite échelle, les températures se déterminent d'abord en fonction de la latitude et de l'altitude. Les températures varient en sens inverse de la latitude, mais les plus grandes chaleurs dans l'hémisphère Nord se situent au N. de l'équateur, parfois même au-delà du tropique, situation liée à la sécheresse de l'air et à la faible nébulosité. À Assouan ou Gafsa le thermomètre a déjà dépassé 50 °C, jamais à Kisangani. À des latitudes voisines, la situation par rapport à un océan joue un rôle notable : à Verkhoïansk, le thermomètre peut descendre au-dessous de − 60 °C de décembre à mars ; à Arkhangelsk, le minimum enregistré est de − 41 °C « seulement ».

L'altitude abaisse les températures d'environ 0,6 °C pour 100 m de dénivellation. Elle modère parfois les effets de la latitude. Elle explique les températures tempérées de Nairobi (entre 16 et 23 °C de moyennes mensuelles), presque sous l'équateur, mais à plus de 1 800 m d'altitude. La combinaison des deux facteurs explique plus généralement l'étagement de la végétation des Andes ou du Massif éthiopien par exemple, les variations du niveau des neiges éternelles, au zéro marin aux hautes latitudes, s'établissant vers 5 000 m dans les régions équatoriales.

On distingue les animaux à température constante, ou homéothermes (oiseaux, mammifères), et les animaux à température variable, hétérothermes ou poïkilothermes (vertébrés à « sang froid », invertébrés), qui suivent les variations de la température ambiante. Les animaux hibernants (marmotte, chauve-souris…) sont homéothermes pendant la belle saison et deviennent hétérothermes pendant leur « sommeil » hivernal.

La température est une grandeur intensive (identique pour des corps en équilibre thermique), qui peut être définie de deux façons différentes : par l'intermédiaire de la mécanique statistique, elle est liée à l'énergie cinétique moyenne des constituants de la matière à l'échelle atomique ; au niveau macroscopique, certaines propriétés des corps dépendant de la température (volume massique, résistivité électrique, etc.) peuvent être choisies pour construire des échelles empiriques de température. La plus ancienne est l'échelle centésimale (1742), attribuant arbitrairement les valeurs 0 et 100 degrés à la glace fondante et à l'eau bouillante, sous la pression atmosphérique normale. La température ainsi définie dépendant du phénomène choisi (la dilatation d'un fluide) pour constituer le thermomètre étalon, on utilise de préférence l'échelle Celsius, définie à partir de l'échelle Kelvin par :

Cette dernière échelle, qui est celle du système international (SI), ne dépend d'aucun phénomène particulier et définit donc des « températures absolues », identiques à celles définies par la mécanique statistique. Le zéro absolu (− 273,15 °C) a pu être approché à quelques millionièmes de degré près et les phénomènes physiques qui se manifestent dans son voisinage ont d'ores et déjà d'importantes applications (→ supraconductivité). Dans le domaine des hautes températures, les torches à plasma permettent d'atteindre 50 000 K et les lasers de grande puissance utilisés pour les recherches sur la fusion nucléaire contrôlée permettent d'obtenir, pendant des temps très brefs, des températures dépassant cent millions de degrés.

Échelle Fahrenheit

→  Fahrenheit (échelle de température de)