CHAPITRE PREMIER
Nous avons vu que la température n'est pas une grandeur mesurable ; elle est seulement repérable par rapport à une échelle choisie arbitrairement.
L'échelle normale est Véchelle thermodynamique ; mais comme il est impossible de réaliser en toute rigueur cette échelle, il est nécessaire d'avoir une échelle pratique. De même qu'à côté de la définition théorique du mètre, on a un étalon pratique, un certain mètre conservé au Bureau International des Poids et Mesures^ il existe, à côté de l'échelle normale des températures, une échelle pratique qui est un certain thermomètre à gaz que nous allons ('tudier.
Lois de Mariette et Gay-Lussac — Les lois de Mariotte et de Gay-Lussac ont été le point de départ de ridée d'employer la dilatation des gaz au repérage des températures. Ces deux lois peuvent s'écrire
les températures étant mesurées au thermomètre à mercure, a est un coefficient numérique, le même pour tous
i6 ÉCHELLE NORMALE DES TEMPÉRATURES
les gaz, au moins dans une première approximation et sa valeur est
a = o,oo366 := r-
quand on convient que l'intervalle entre les températures de la glace fondante et de l'eau bouillante est de 100".
Mais au lieu de considérer la formule (i) comme l'expression d'une loi expérimentale rattachant le produit pv à la température définie par le thermomètre à mercure, on peut ne demander à l'expérience que la loi de Mariotte et poser à priori la formule en question ce qui donne une nouvelle définition de la température voisine de celle du thermomètre à mercure. Cette nouvelle échelle a l'avantage de se prêter à l'étude de températures beaucoup plus élevées. L'emploi de ce procédé préconisé par Pouillet a été définitivement étudié par Regnault.
L'expression des lois de Mariotte et de Gay-Lussac peut se mettre sous la forme
en appelant
a le nombre d'unités de quantité (cette unité pourra être soit le poids moléculaire, soit le gramme) ;
R la valeur de l'expression
pour l'unité de quantité de matière prise à la température de la glace fondante et sous la pression atmosphérique.
THERMOMETRES A GAZ 17
Thermomètres à gaz. — Les expressions équivalentes (i) et (2), qui par convention donnent la définition de la température, peuvent, au point de vue expérimental, être utilisées de façons différentes pour la réalisation du thermomètre normal.
i" Thermomètre à volume constant. — Dans le ther- Hu^niètre désigné sous ce nom on maintient invariable le volume et la masse.
L'expression (3) donne alors entre deux températures / et t^ la relation :
<roii Ton tire
i — h = P — pA h 'o
a' Thermomètre à pression constante. — Dans ce <'as la pression et le volume de la masse échauffée lestent constants, mais cette masse est variable ; une partie du gaz sort du réservoir. L'expression (2) donne alors
(l'où
t, = :iJ-=JL[±. +t] ■ (4)
Il serait beaucoup ])lus logique d'employer au lieu <les expressions consacrées thermomètre à pression ou à volume constant celles de thermomètre a pression variable., thermomètre à masse variable, qui définissent
Le Chatf.lier. Températures élevées. 2
i8 ' ECHELLE NORMALE DES TEMPERATURES
beaucoup plus exactement le mode de fonctionnement envisagé.
3" Thermomètre a pression et masse variable. — Le ionctionnement de cet appareil participe à la fois de celui des deux précédents. Une partie du gaz sort du réservoir sans que la pression soit maintenue constante. L'expression (2) donne
JL Ih
do il
4° Thermomètre volaméno mètre. — 11 existe un quatrième mode d'emploi du thermomètre à gaz qui a été indiqué par Ed. Becquerel et présente, comme on le verra plus loin, un intérêt particulier pour Févaluation des températures élevées. Nous lui gardons le nom que son auteur lui a donné. La détermination de la température est obtenue par deux mesures faites à la môme température, et non plus comme dans les méthodes précédentes par deux mesures faites à deux températures différentes dont l'une est supposée connue. On fait varier la masse contenue dans le réservoir chauffé et on observe le changement de pression produit. L'expression (a) donne
d'où
EXPÊRIEiXCES DE REGyAlLT 19
OU
,^-i+iL=J^.-l. (6)
