Choix d'une substance thermométrlque. — La loi de
diJaUition des différentes substances étant généralement différente, deux corps dont les volumes seraient les mêmes à O" et à lUO" n'auront pas nécessairement le même volume aux températures inlermé- <liiiires : il faut donc préciser la nature de la substance employée comme thermomètre. Les corps solides ne sont [>as employés comme wbslances thermométriques, car deux échantillons d'un même solide De sont jamais identiques, et en outre ils éprouvent fréquemment des ■"wliOcations dans leur structure avec le temps et à la suite de dila- •«tions.
l'es liquides s'obtiennent facilement purs, ils reprennent toujours '«ir volume primitif, mais il est nécessaire de les renfermer dans des I '"^eloppes de verre qui éprouvent aussi une dilatation.
278. Thermoniètre â mercure. — Le thermomètre habituelle- '"eni eni|>loyé est le thermomètre à mercure. C'est un réservoir en Msrre en forme d'olive renfermant du mercure et surmonté d'un tube I"'** étroit el cylindrique. Le niveau du mercure s'élève avec la tem- ^ï'ature.
Le choix du mercure offre plusieurs avantages. C'est un liquide 11* on peut obtenir facilement pur. Son point de congélation el son
*"!( d'ébullition sont éloignés des températures usuelles. Très bon ► cooduçjjjur de la chaleur, il se met rapidement en équilibre de lem- IpiTatore avec l'enceinte dans laquelle il est plongé. En outre, son
opacité le rend visible même dans une tige très étroite, et les ti tjons de volume sont faciles à observer.
Ayant marqué 0" au niveau où s'arrête le mercure dans la glac fondante et 100" au niveau dans la vapeur d'eau bouillante, on divis l'intervalle en !00 parties égales.
279. Définition du degré centigrade. — Le degré centigrade thermomètre à mercure est l'élévation de température qui correspon à la centième partie de la dilatation apparente ^^^ du mercure dans i verre, en passant de la glace fondante dans l'eau bouillante sous 1 pression de 76 centimètres de mercure.
On prolonge la division au-dessus de 100 et au-dessous de 0; 1< degrés situés en dehors des [joints fixes ne répondent plus à la dél nition précédente, on s'en sert néanmoins pour classer les tempén lures.
280. Construction du thermomètre & mercure. — Choix du tôt — On choisit un lube régulièrement cylindriciue ou bien calibré. C
Fig. 212.
s'assure que cette condition est remplie, en promenant dans le tu] une petite colonne de mercure de SO"""' environ (fig. 212); elle d< occufier la môme longueur ab dans toutes ses positions. On so
on réservoir à l'une des extrémités du tube.
nfi
Remplissage du thermomètre. — A l'autre extrémité du tube, « souffle une ampoule d'un volume supérieur au réservoir et termin par une pointe ouverte ; l'ampoule ayant été légèrement chauffée ( façon qu'une partie de l'air qu'elle renferme s'écliappe, on plonge pointe dans un bain de mercure pur et sec (fig. 213). L'air resté da l'ampoule se refroidit, sa force élastique décroît et la pression atmo phérique y pousse du mercure. Quand la quantité de mercure aie introduite paraît suflisante pour remplir le réservoir et la tige, < redresse l'appareil (fig. 214).
L'air contenu dans la tige capillaire empêche le mercure de l'ar poule d'y pénétrer, mais si l'on chauffe le réservoir et la tige avec u
(1) La dil.itation apparente d'un liquide rcafermé dans une enveloppe est U dilfërei entre sa dilatatalion absolue et la dilatation de l'enveloppe (306).
CHALEUn
' Umpe, une certaine quantité d'air s'échappe par bulles à travers le nurcure, la force élastique de l'air restant diminue par le refroidisse- Beat et la pression atmosphérique y fait descendre du mercure. On
\*VVVl.
Rg. 213.
Fig. 214.
commence à chauffer, il sort de nouveau de l'air qui est remplacé [pw du mercure, on continue jusqu'à ce que le rései^oir et le tube jwienl remplis.
Fig. 2\h.
^ fait alors bouillir le mercure en chauffant l'appareil sur une
inclinée (fig. 215J, les vapeurs mercurielles entraînent en se
jeant ce qui reste <rair et d'humidité dans le tube et le réscr-
P^W'- Après le refroidissement, le mercure exactement appliqué
^Contre la surface du verre, forme miroir.
"o plonge le tube dans un bain liquide dont la température est
supérieure à la plus élevée que l'appareil devra marquer ; paM? talion, le mercure en excès passe dans l'ampoule. On sépare al l'ampoule de la tige et on ferme l'extrémité du tube à la lai d'éniailleur. Le mercure se contracte par un nouveau refroidit ment et un espace vide se forme au-dessus de lui. Si les dimensi relatives du réservoir et du tube ont été bien choisies, le merc s'élève à une certaine hauteur dans ta tige aux températures oi naires. M
281. Détermination des points fixes. — 1° Dêler mi nation zéro. — On plonge le thermomètre verticalement dans de la gl fondante râpée. Cette glace G est contenue dans un vase A doni fond est percé d'un trou pour laisser échapper l'eau de fusion (fig. 2 Quand le niveau du mercure est devenu définitivement stationna on y marque un trait fin avec un diamant. C'est le zéro de l'éche
'-f Jil!
V\g. ÎI6.
Fig. 517.
^Détermination du point iOO. — Pour déterminer le poil supérieur, ce n'est pas dans l'eau bouillante que l'appareil doit ( plongé, parce que la température de l'eau elle-même varie s diverses circonstances : nature du vase, pureté de l'eau, distar des différentes couches au fond du vase ; le thermomètre doit ( placé dans la vapeur, dont la température ne dépend que de la pi sion extérieure (388).
Le thermomètre est suspendu, à une petite distance au-dessus
CHALBUn
I nu bouillante, dans le manchon cenlral d'une chaudière nnélallique àdoobic enveloppe (fig. 217). La vapeur circule dans la deuxième enveloppe ijui est annulaire, et s'échappe par un lubo latéral inférieur. Le manchon cenlral est ainsi jjrolégé contre le contact de l'air elmis à l'abri du refroidissement et de la condensation de la vapeur. Un petit manomètre latéral à liquide indique |iar l'égalité des niveaux dins ses deux branches que l'ébullilion a bien lieu sous la pression exliirieure.
Qnand le niveau du mercure est devenu slalîonnaire dans la lige, oacontuUe le baromètre et on marque un trait au point où s'arrête le mercure. Si la pression est 76, ce trait est le [loint 100 ; si la pression
est voisine de 76, telle que 76 -}- h, le quotient jp= donne la fraction
Je degré à ajouter à 100, car au-dessus de la pression 76, la tempénture de la vapeur d'eau bouillante s'élève de 1" quand la pression •tmosphérique croît de 2''"7 ; une égale diminution «le pression correspond à un abaissement de 1" (365).
T étant le degré marqué au point fixe supérieur, on divise avec une Biâchineà diviser l'intervalle entre les deux [loinls fixes en T parties i'%«ie longueur (T est très voisin de 100), a|>pe!ées degrés. On pro- 'onge la division au-dessus du point fixe supérieur, on la prolonge clément au-dessous du point fixe inférieur en conservant aux traits 'enii''meécartement et on fait précéder du signe — les degrés situés '"'dessous du point de fusion de la glace.
^2. Échelles thermométrlques. — La division en 100 jiarties f *^iea lie l'intervalle compris entre la tem|jérature de la glace fon- I WU- g^ la température de l'eau bouillante à la pression 70 caraclé- |f>«e l'échelle centigrade; c'est la ])lus usitée.
"^ns l'échelle dite de liéHumur, usitée en Suisse, on marque ^t- 80" aux deux points fixes, et on divise l'intervalle en 80 parties
.^*ftns l'échelle de Fahrenheit, usitée en Angleterre et aux États- ^*a, on marque 32 et 212 aux deux points fixes, et on divise l'înter- ^Q en 180 parties égales.
^S3. Correspondance des échelles thermomëtriques. — Consi-
'**X)ns un thermomètre sur lequel seraient marquées les trois gra- Maiions [fig, 218). Appelons c la longueur d'une division dans ^*-*clielle centigrade, r dans l'échelle de Réaumur, et /'dans l'échelle
** Fahrenheit.
Dans l'intervalle compris entre les deux points fixes, nous avons
JkuBtalVmh
ÇUnFntifanh .*...>
Désignons par C, R et F les nombres de degrés marqués sur les trois échelles à une même température et exprimons que la longueur comprise entre le zéro et le niveau du mercure est la même sur les trois échelles :
Cc = Rr = (F — 32)/'.
Nous obtiendrons en divisant membre i
membre :
ou
Fig. 218.
Les deux équations de la dernière lign»^ permettent d'elTecluer toutes les conversions.
h'échelle cenliffrade est la seule employée actuellement dans les recherches scientifiques.
284. Déplacement dn zéro. — Si l'on porte dans la glace fondante un thermomètre qui a été gradué peu de temps après sa construction, le mercure s'arrête un peu au-dessus du zéro. En effet, par suite d'un travail moléculaire du verre de l'enveloppe, après la construction, le zéro remonte d'abord assez vite, puis lentement et il n'atteint une position fixe qu'après plusieurs années. Le point 100 se déplace d'une quantité sensiblement égale et l'intervalle de 0 à 100 reste constant. Pour corriger l'influence du relèvement du zéro qui peut dépasser 1 degré, on détermine la position du zéro après avoir observé une température à évaluer, et pour avoir la véritable température on retranche de la lecture faite le nombre de divisions dont le zéro s'est élevé. Cette correction serait très réduite si l'on ne déterminait les points fixes que longtemps après la construction du thermomètre.
CHALEUR
285. SensUbillté d'un thermomètre. — Un thermoraèire à lige fine iccnsede 1res petites variations de température, si le réservoir a de grandes dimensions, puisque l'accroissement de volume est proportionnel à la masse qui se dilate ; la longueur du degré permet alors une subdivision en dixièmes et même eD centièmes de degré.
D'autre part, pour qu'un thermomètre se mette rapidement en équilibre de température avec le milieu où il est placé, le réservoir ne doit avoir que de petites dimensions.
Ces deux sensibilités s'excluent et suivant les circonstances on recherche l'une ou l'autre.
286. Mesure des températures très basses. — Le Ihermomt'lre ii mercure ne peut donner d'indications qu'entre — 40*, icmpérature de sa congélation et -f- 300", température de son ébullition. Aux températures très basses on emploie un thermomètre à *lcooI, l'alcool ne perdant sa fluidité que par un refroidissement très
287. Thermomètre & alcool. — Pour remplir d'alcool un tube thcrmométrique, on chaulTe le réservoir, puis on plonge dans l'alcool l'extrémité ouverte de la lige ; l'alcool remplit la tige et une partie ^ réservoir ; on redresse l'instrument et on fait bouillir un instant le liquide; en filongeantde nouveau la tige dans l'alcool, le thermomètre «« remplit complètement "\ On ferme à la lampe en laissant un peu d'air au-dessus du niveau de l'alcool dans la tige. H Le zéro se détermine directement dans la glace fondante, comme ^ pour le thermomètre à mercure. On obtient un autre [joint de l'échelle
Ira plongeant l'instrument dans de l'eau tiède dont la température Ht donnée par un bon thermomètre à mercure. Le thermomètre à iJcool ne peut ôtre employé au-dessus de 78", température d'ébuUition b l'alcool. Los indications du tliermomètre à alcool diflèrent peu de celles du lermumètre à mercure.
288. Thermomètres <l maxlma et à. minima. — I^a température fiMycTine d'un jour s'ol>tient en notant la température d'heure en heure et en
(I) n mte fréquemment une bulle dam le risenrolr; pour 1» taire disparaître, on aU«cb« le labe i l'extrémiM d'une Gcelle et oo lui donne un mouvement de fronde; la pUe rcrienl rers le centre du mouvemeot et, par conièqnent, passe dans la tige d'où I l'espalta facilemaiit.
COURS DE PHYSIIjliE
divisant par 24 lu somme des 24 observations. Le résultat difîère peu de 1& demi-somme du maximum et du minimum pendant les 24 heures.
Les thermomètres de Rutorford conservent le maximum et le minimum, sans qu'on suit ohligé de suivre leurs indications.
289. Thermomètre & maxima. — C'est un thermomètre à mercure dont lii lise, ieci>urh6e horizontalement, renferme im petit index do fer £»* qui peut y glisser librement; le mercure, ne mouillant ni le verre ni le fer.nc
Fig. 219.
peut s'engager autour de l'index et le pousse duviuii lui, quand la temp£r ture s'élt've; l'index reste en place si la température s'al^aisse (Gg. 31£ L'extrémité de l'index la plus rapprochiîe du reser\'oir marque le maximur
290. Thermomètre à minima. — C'est un thermomètre à alcool dont la tige, recourbée horizontalement, renferme un petit index en émAil « l'alcool, mouillant li la fois le verre et l'émail, enveloppe l'index et l'enirRlr** par adhérence en se contractant (fig. 220) ; en se dilatant, il le laisse en pli
Fig. 2Î0.
et glisse dans le petit inter^'alle qui le sépare du tube. L'extrémité de l'index la plus éloignée du réser\oir marque le minimum.
Pour la mise en expérience d'un de ces appareils, on abaisse la tige, afin d'amener parla pesanteur les cylindres aux extréniiiés des colonnes liquides; on replace ensuite la tige horizontalement.
