THENMOMÈTRES À GAZ, — THENMOMÉTRIE DE PRÉCISION, — DENSITÉS DES GAZ

574. Défaut de comparabilité des différents thermomètres, — Tous les thermomètres à liquides ou à solides, dont on à déterminé les points fixes Of at 400, seront nécessairement toujours d'accord pour ces deux températures-linites. Mais il n'y a pas de raison pour que ces instruments restent d'aceord à tous les degrés de l'échelle des températures, Pour qu'un thermomètre à alcook om thermomètre métallique indiquât, par exemple, 20° dans un milieu où Le thermomètre à mercure marque 209, il faudrait que le mercure, l'alcool et le métal subissent, dans les mêmes circonstances, les E de leur dilatation totale entre 0 et 100, ce qui ne pourrait avoir lieu que si les deux liquides et le métal avaient exactement la même loi de dilatation, Or l'étude générale des dilats-

Lions nous a prouvé que deux corps quelconques, solides, liquides où gareux, n'obéissent jamais rigoureusement à la mème loi de Aikakabions. ax da mesure d'une température quelconque, autre que Wet ARR Qu'on ie Sie

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fealion précuse qu'autant qu'on indiquera en même temps la nature du thermomètre qui à servi à la mesurer,

57%. Choix de 1a substance thermométrique, — Thermamétres à gas, — Les ex ont, Comme aubslanenr lhermométrique, ne supériorité évidente sur les liquides — et, d fortiori, sur les solides — an point de vuo de lu xemxibilité, puisque leur coufficient de dilatation est beaucoup plus grand, 1s leur sont encore supérieurs au point de vue de ln comprrubilité. De celte grandeur ème de teur cocfficiont 1 résulte que les petites différences qui existent entre les dilatations des diverses envelannes de verre deviennent complétement négligeables, Pur conséquent, deux omètres construits avec Le même gx seront bonjours comparables en. cut, quelles que soient les différences du verre de leurs enveloppes, 01 un mûme thermomètre à gaz résiera toujours comparable à lui-même.

C'est done un gax qu'il faut ch |sir, de préférence à un liquide et à un solide, pour mesurer les températures 4 ec précision.

576. Prinoïpes de la thermomi .rie de précision. — Chaisissons comme corps Uermométrique une mysse gare is À, de nature délerminée, enfermée dans un récipient dé volume inveriable, et comme élément fhermoscopique, c'est-hdire comme facteur variable avec la Llempérature, la force élastique du gax.

I ny a pas ici de Loi physique pouvant servir de définition à celte mesure; on y supplée en liant ln anésure de la température £ à celle de la force élastique pri de la masse À par une équation arbitraire.

On à choisi la plus simple : l'équation du premier degré entre pet 1

Posons donc

1] M=a+bt.

Désormais, l'échelle thermométrique est fixée : c'est l'échelle linéaire.

Mais il faut encore déterminer les constantes à et b de la formule, c'est-à-dire le système thermométrique. Nous avons vu qu'on y arrive, dans le système centigrade, qui est le plus employé, en désignant conrentionnellement par les nombres 0 et 100 les points fixes relatifs à la fusion de la glace et à l'ébullition de l'eau sous la pression normale.

Si Po et Ps00 Sont les pressions correspondantes de la masse A, relevées au manométre, on a, d'après l'équation [1],

P] Po = A; Po = a + 100 b, d'où l'on tire b = Pico = Po et par suit:

re : “= Tino Po |. De = PI Pa.

3) PRE ag Pen É

L'équation [4] montre que l'on prend comme unilé de température Va va-

PR . : gr ie é D 1, riation de température qui entraine une variation de pression Pico Po dans la

masse gazeuse qui charge le thermomètre.

L'équation [3] peut s'écrire encore Dion — P , é pes pe (+ ee 1) OU ME Poll +80),

en posant Le Poe T Pu., 100 p,

La constante 8 a reçu le nom de coefficrent thermométrique de l'appareil,

Thermometre normal du Bureau international des Poids et Mesures. — Lo thermomètre étalon, installé à Sèvres (pavillon de Lretouil) par M, Chapuiis, à dti chargé d'hydrogène à 0" sous la pression qui correspond à 4 mère de mrereure.

Le coefficient 8 de ce thermomètre a êté trouvé égal à OS.

Le réservoir à gaz TT' est un eylindre de platine ayant une enpaéilé de 1058,99 «mn à 0°, 1 est relié au manométre #n° par un tube de petit diamètre 4

De ...

aessarsmmns =, .

Fig, 572.

Les hauteurs de mercure dans le manométre sont relevées à laide de microscopes M, M’, M°, comme dans un comparateur.

En fait, l'équation thermométrique [5] est un peu compliquée iei par la dilutetion du récipient et par l'existence d'un espace nuisible constitué par le pelit tube qui transmet la pression du gaz au manomètre (fig. 572), On à, en Lenant compte de os conditions, l'équation complète

6 ‘ ” __ [NC + Kr) Ca [3 bis] (" + i)n = De ee] Le

représente le volume du récipient à vo, w el u' Ves wokitnes de Ksant

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nuisible aux dempératures ambiantes 4 et d', Kçést la dilatation spécifique du récipiént pour l'anteruatle de umpératures (7 — T°.

Basanoue. — 1 vésalte de l'étude de la dilatution des gnx que des thermométres chargés de gna différents, sous dés pressions varinbles, sont encore comparables dans de larges limites: et ils recent aussi comporubles à euxmêmes, si on les consulle en mainlenant la pression constante et en prenant le volume comme élément thermascopique.

#77. Thermoméètres à mercure. — En substiluant, comme nous l'avons fait au début, Le mercure au gaz comme corps thermométrique et ln mesure de a dilatation apparenté à celle d'une force élastique, on à construit des thormuomètres très pratiques.

On définit alors 4 par l'iquation

Vo ht = € + dt,

V, et», dtant les volumes, dans la glace fondante, du réservoir et de la division du tube gradué qui le surmonte : n exprimé la dérnibre division occupée par Le mereure lorsque l'instrument est dans l'enceinte donnée.

On a, dans ce cas, pour détérminor les coeflicients à et à dans lo système

centigrade,

Vo + Moto = #, Vo + poto = 4 + 100 4; d'où : n 4 bis = ———.

[ ] T00 = An

L'unité de température, dans ce cas, est la 100° partie de l'élévation de température nécessaire à la production de la dilatation apparente (n,69 — A9) Vo +

578. Comparaison du thermomètre à air normal avec le thermométre à mercure normal. — Le thermomètre à air présente un grand inconvénient au point de vue pratique : c'est la difficulté et la longueur des manipulations que chaque opération exige. Aussi, malgré sa précision, est-il beaucoup moins employé dans la pratique que le fhermomètre à mercure. C'est celui-ci qui est le véritable thermomètre normal usuel.

A priori les indications des deux thermomètres sont indépendantes. Toutefois il se trouve que les thermomètres à mercure convenablement consultés non seulement sont sensiblement comparables entre eux, mais sont encore comparables avec le thermomètre normal (thermomètre à gaz consulté à pression constante).

Hs correspondent tous deux au mème degré : le degré centigrade, nouvelle unilé fondamentale qui doit prendre place à côté du centimètre, du gramme et de la seconde dans le système C. G. S. Ce système se trouve par là étendu aux grandeurs thermiques.

Le degré étant ainsi nettement défini, on à pu se proposer les problèmes étudiés ci-dessus, à savoir de trouver les lois qui lient une longueur, un volume, une force élastique, etc., à la température.