THERMOMÈTRES A AIR

Les appareils qui servent à mesurer la dilatation des gaz peuvent aussi être employés comme thermomètres. Ils prennent alors le nom

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de thermomètres à air. On détermine avec ces instruments la dilatation qu'éprouve une masse d'air dont le volume à 0 est Tunité, et qui passe de cette température à celle qu'on veut évaluer sans changer de force élastique. Ensuite, en admettant qu'une dilatation de 0,00367 répond à !• de température, il ne s'agit plus, pour avoir la température, que de trouver combien la dilatation totale contient de fois 0,00367.

L'appareil de M. Pouillet, représenté dans la figure 621 et dont M. Regnault s'est servi pour étudier la dilatation des gaz, convient très-bien comme thermomètre à air, en y remplaçant, pour les températures supérieures à celle du ramollissement du verre, le ballon en verre A par un ballon en platine, métal qui résiste, sans fondre, aux plus hauts degrés de chaleur qui se produisent dans les diverses espèces de fourneaux employés dans l'industrie. A l'aide de lequation V (oc — A- T) = w ( 1 -f- x) de la page 495, on détermine ensuite la dilatation x qu'éprouve l'unité de volume d air en passant de 0^ à la température qu'il s'agit d'évaluer, et l'on divise la valeur de x par 0,00367; le quotient exprime la température T en degrés du thermomètre à air. On peut aussi obtenir T en résolvant par rapport à cette quantité l'équation

V T (0,00367 fc) = tt (1 + T X 0,00367), équation qui ne diffère de la précédente que parce qu'on a substitué à X, dans celle-ci, T X 0,00367.

A la vérité, dans l'application de cette dernière équation, une difficulté se présente. En effet, le coefficient A de la dilatation de l'enveloppe entre 0 et T"", n'est rigoureusement connu que dans les limites de marche du thermomètre à mercure; mais heureusement les incertitudes qui dans les autres cas existent sur sa valeur absolue, n'ont pas d'influence sensible. Pour le montrer sur un exemple, supposons quil s'agisse de mesurer une température d'environ 800*" avec un thermomètre à réservoir de platine; les coefficients moyens de la dilatation de ce métal sont, entre :

0 et 100,... gg^ - 0,00002S8

0 et 300 ,... 3g|ô5= 0,0000275.

Ces nombres sont fort petits relativement au coefficient 0,00367 de la dilatation de l'air : de plus, la loi d'accroissement qu'ils manifestent semblent indiquer qu'entre 0 et 800, le coefficient moyen n'est

pas supérieur à 3y^.

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Or, si dans la formule précédemment citée, on pose m^ : V„ = 3 : 4, on en déduira T = 840 en supposant k = «^„ , et

T = 846pour f^-^o'

Et bien évidemment, la différence qui existe entre les deux valeurs de T ainsi calculées, est relativement peu considérable, quoique nous ayons exagéré l'incertitude qui existe sur la valeur de k.

Au reste, si au point de vue de l'exposition, on trouvait quelque avantage à éviter une apparence de cercle vicieux, on pourrait supposer que Ton détermine directement la valeur de Tk. On admettrait alors que l'on place dans le bain liquide ou le courant d'air qui échauffe les thermomètres une barre de la substance dont les réservoirs sont formés, et que Ton mesure directement la dilatation linéaire de cette barre.

D'après M. Regnault, deux thermomètres à mercure ne sont comparables entre eux que s'ils sont formés, non-seulement avec du mercure identique, mais encore par des enveloppes de verre de même nature. En effet, les différentes espèces de verre ne se dilatent pas d'après les mêmes lois au delà de lOO"", et les variations de cette dilatation sont du même ordre de grandeur que la dilatation du mercure; il en résulte, comme il s'agissait de le faire voir, que deux thermomètres à mercure ne peuvent marcher d'accord à toutes les températures que si leurs enveloppes sont de même nature. Cet inconvénient n'existe pas avec les thermomètres à air, qui sont toujours comparables, quelle que soit la nature du verre qui constitue leur enveloppe, parce que la dilatation du verre est si petite , en comparaison de celle de lair, que les variations de cette dilatation sont tout à fait sans influence sur la marche de ces appareils. Il faudra donc, dans les expériences trèsprécises, surtout dans celles qui ont pour objet de déterminer des constantes qui puissent être employées par les physiciens, observer directement les hautes températures sur le thermomètre à air.

Pour montrer jusqu'où peut aller le désaccord entre deux, thermomètres à mercure dont les enveloppes sont formées de verres de composition différente, nous rapporterons les résultats comparatifs suivants obtenus par M. Regnault.