Thermométrie

“ Après avoir ainsi précisé la signification et la valeur des indications du thermomètre, nous devons faire remarquer que le choix qu’on a fait du mercure pour le construire ne se justifie que par des raisons de convenance pratique, mais que tous les liquides connus pourraient le remplacer dans le tube de verre. On comprend également que tous les corps de la nature, se dilatant par la chaleur, sont propres à devenir des thermomètres. On en peut faire et on en a fait avec des métaux, on peut en construire en mesurant la dilatation des gaz. ”

“ Les thermomètres sont basés sur une des propriétés de la chaleur, qui consiste à les dilater. Lorsqu'on chauffe un corps solide, en effet, il se dilate, c'est-à-dire qu'il augmente de volume, jusqu'à une certaine température absolument fixe pour chaque corps, où il se liquéfie. Lorsqu'on chauffe un liquide, ou lorsqu'on continue à chauffer un solide déjà liquéfié, il augmente également de volume jusqu'à une autre température également invariable pour chaque corps où il se volatilise. ”

“ TEMPÉRATURE EFFECTIVE D'UNE ATMOSPHÈRE GÉNÉRALISATION TEMPÉRATURE RÉSULTANTE D'UN MILIEU
Introduction. — C'est actuellement un lieu commun, que la seule indication d'un thermomètre ordinaire (thermomètre sec) soit incapable de repérer, partant de mesurer, l'impression de chaleur du corps humain placé dans une atmosphère déterminée.
Vouloir apprécier le « confort » (pour employer l'expression américaine) d'un lieu par la seule lecture d'un thermomètre sec, serait aussi illusoire que d'essayer de déterminer le volume d'un corps, en n'en connaissant que la dimension principale. ”

“ Avant l’invention du thermomètre, on avait l’idée générale de la température. Nous assistons à chaque instant à des variations considérables dans le degré d’échauffement de l’air qui nous entoure et des substances que nous touchons ; nous en sommes profondément affectés ; la nécessité de nous garantir contre les excès de chaleur ou de froid nous enseigne bientôt que l’état calorifique des corps change perpétuellement, et cet état, nous l’exprimons parle mot général de température. ”

“ La même époque, si de trop grands détails ne m’étaient interdits, nous présenterait d’intéressantes expériences sur une loi de refroidissement admise hypothétiquement par Newton. Nous verrions qu’il n’est point vrai qu’à tous les degrés du thermomètre, la perte de chaleur d’un corps soit proportionnelle à l’excès de sa température sur celle du milieu dans lequel il est plongé ; mais j’ai hâte de vous montrer la géométrie pénétrant, timidement d’abord, dans les questions de propagation de la chaleur, et y déposant les premiers germes de ses méthodes fécondes. ”

“ Vous verrez le thermomètre remonter rapidement jusqu'à 40 degrés au-dessous de zéro, et là, le bloc commencera à fondre. Alors le thermomètre s'arrêtera, et restera stationnaire à 40 degrés au-dessous de zéro, tant que le mercure ne sera pas entièrement fondu.
Vous pourriez essayer la même expérience avec un corps quelconque, vous trouveriez toujours les mêmes phénomènes.
Chaque corps a une température, toujours la même, à laquelle il fond, s'il est habituellement solide, et il se solidifie, s'il est habituellement liquide. ”

“ Dans tous les lieux de la terre, dès qu’on est descendu à une certaine profondeur, le thermomètre n’éprouve plus de variation diurne, ni de variation annuelle. Il marque le même degré et la même fraction de degré, pendant toute la durée d’une année, et pendant toutes les années. ”

“ La quantité réelle de chaleur appréciée par le thermomètre que l'on place sur un point du corps est précisément la différence qui existe entre la chaleur produite et la chaleur simultanément perdue. Ces deux termes de l'évaluation de la température animale à un moment donné ne sont pas nécessairement corrélatifs ; les causes de refroidissement peuvent, dans certaines circonstances et suivant les régions du corps, agir avec plus ou moins d'intensité, indépendamment des causes calorifiques, et ainsi la température être abaissée à a surface sans qu'elle le soit à l'intérieur. ”

“ PERSONNE n'ignore que le thermomètre est un instrument de physique qui marque les degrés du chaud et du froid par le moyen de la dilatation ou de la condensation de l'esprit-de-vin renfermé dans un petit tube de verre. ”

“ Maintenir constante la température d'un corps, c'est lui fournir à chaque instant autant de chaleur qu'il en perd, ou lui en enlever autant qu'il en gagne. Dans le premier cas la chaleur qu'on lui fournit est donnée soit par la combustion du gaz d'éclairage, soit par le passage d'un liquide chaud dans un tube qui traverse ou qui entoure le corps. On règle la quantité de chaleur fournie en faisant varier la rapidité du courant de gaz ou du courant de liquide. Le refroidissement est toujours produit par le passage d'un liquide froid et est réglé de même par la rapidité du courant de ce liquide. ”

“ On fait des thermomètres à air (celui d'Amontons) , ou à liquide, huile, alcool ou mercure (ceux de Newton, Fahrenheit, Réaumur, Celsius, etc. ) . Quelquefois on donne ce nom à des appareils métalliques, comme ceux de Felter , Riffelsen et Breguet. Certains thermomètres, comme celui de Rutherford, indiquent la plus haute et la plus basse température survenues en l'absence de l'observateur. Les plus usités sont ceux de Celsius (ou centigrade) , de Réaumur et de Fahrenheit. ”

“ L'air, venant d'un gazomètre, passait dans un compteur et arrivait par la tubulure C ; il circulait dans le tube AB et s'échappait en D; les thermomètres a et b donnaient les températures d'entrée et de sortie. L'eau chaude ou la vapeur arrivaient dans le manchon en F et sortaient en E; les thermomètres n et m donnaient la température à l'entrée et à la sortie. La circulation pouvait se faire à volonté dans l'un ou l'autre sens. ”

“ Le thermomètre sort à
mesurer la. chaleur
chaleur prend l'eau lorsqu'on la chauffe : plus le. mercure s'élève dans le tube de l'instrument, plus la température du liquide est élevée. A 100° du thermomètre, centigrade, 80° du thermomètre ? de Réaumur et 212° du thermomètre de Farenheit, l'eau entre en ébullition. Plus au contraire le mercure, s'abaisse dans le thermomètre, lorsqu'on le plonge dans l'eau, plus, la température de celle-ci est basse. Dans les thermomètres centigrade et
de Réaumur, le 0 indique la, glace fondante, et au-dessous de ce degré, l'eau se prend en glace. ”

“ On chauffe la face AB, au moyen d'un courant rapide de vapeur par exemple, de manière à la maintenir à une température
constante t. La chaleur se propage dans la masse, et la température s'élève dans l'intérieur du corps, croissante avec le temps, mais décroissante avec la distance à la face AB.
Ce décroissement de température, dans l'épaisseur du corps, peut être représenté, à un moment donné, par une courbe BRN (fig. 41) dont les abscisses
abscisses les distances à la face AB et les ordonnées les températures correspondantes. ”

“ Pour déterminer quantitativement le degré de chaleur libre ou la température d'un corps que l'on apprécie déjà au toucher, on se sert d'un instrument qu'on appelle thermomètre. Cet instrument est fondé sur les changements réguliers que la chaleur détermine dans la capacité on le volume qu'occupent certains corps. ”

“ Et on attendra la mise en équilibre. Si cette mise en équilibre n’a fait varier que de façon insignifiante la température de cet objet, on aura repéré cette température par l’état alors pris par le thermomètre.
Un type usuel de thermomètre est constitué par une masse donnée de liquide (disons du mercure) qui emplit une petite ampoule de verre, dont une extrémité s’allonge en un tube capillaire gradué où s’arrête le niveau du liquide, en sorte qu’une petite variation de volume entraîne un grand déplacement du niveau. ”

“ Tout corps qui passe de l’état solide à l’état liquide absorbe une portion de chaleur qui n’est plus sensible au thermomètre et se trouve dans un véritable état de combinaison.
Les Académiciens de Florence remplirent un vase de glace pilée et y plongèrent un thermomètre qui descendit à 0 ; on mit le vase dans l’eau bouillante, le thermomètre ne bougea point pendant le temps que fondit la glace : donc la fonte de la glace absorbe de la chaleur. ”

“ Il s’agit donc de déterminer, à chaque température, le calorique d’un espace vide d’air ; mais avant de songer à cette détermination, il est nécessaire de fixer le thermomètre auquel la température sera rapportée, car ce nombre, que l’on nomme température, n’a aucun sens si l’on ne définit l’échelle sur laquelle il est lu. C’est encore un espace vide de toute matière pondérable qui va nous servir à définir la température. ”

“ Pour déterminer la température de fusion d'une substance, on se sert do blocs métalliques, qu'on peut chauffer progressivement à l'aide du gaz ou de l'électricité et dont on peut connaître très exactement la température à l'aide d'un thermomètre à mercure. ”

“ Depuis que l'on a utilisé la chaleur comme force motrice au moyen des machines à vapeur, et que l'on a été ainsi amené pratiquement à regarder une certaine quantité de travail comme l'équivalent de la chaleur nécessaire pour le produire, il était naturel de rechercher théoriquement une relation déterminée entre une quantité do chaleur et le travail qu'il est possible de lui faire produire, et d'utiliser cette relation pour en déduire des conclusions sur l'essence et les lois de la chaleur elle-même. ”

“ Au reste, quelle que puisse être l'origine des oscillations régulières du thermomètre, un point nous semble hors de doute. Comme le soleil est, au fond, le grand régulateur de la température, ainsi que des autres influences si diverses qui agissent sur elle indirectement, tout doit en réalité être réglé sur son mouvement. ”

“ L’instrument qui sert à mesurer les degrés de chaleur, comme ceux du froid, est connu sous le nom de thermometre ; il est fondé sur la propriété qu’a la chaleur de raréfier les corps, sur-tout les liqueurs, & sur celle qu’a le froid de les condenser. ”

“ On plonge de nouveau le thermomètre dans le bain à 25° et on remarque le point où s'arrête le mercure dans la colonne, supposons que ce soit à 12° à partir de la pointe, il s'ensuit que la température de la source est à 25° + 12°, c'est-à-dire à 37°. Voici maintenant le calcul que l'on doit faire pour ramener à des degrés centigrades, par exemple, les degrés arbitraires indiqués par le thermomètre à déversement. ”

“ Si le calorimètre est échauffé par une source de chaleur, l'air se dilate et soulève la cloche correspondante à une hauteur qui sert de mesure à réchauffement et, par conséquent, à l'intensité de la source. ”

“ Le thermomètre au contraire, en nous accusant les rayons calorifiques, les confond tous, ne saisit aucune différence entre ceux qui nous arrivent de foyers différens, et nous laisse indécis sur la question de savoir s’il y a plusieurs espèces de chaleur, comme il y a plusieurs espèces de lumières, et si ces chaleurs se distinguent l’une de l’autre par une qualité spéciale rappelant la coloration. ”

“ Enfin, on peut trouver la température moyenne d'un jour au moyen de la formule empirique : tmOy=tmin+C (tmnx-tmin) dans laquelle le coefficient C est déterminé expérimentalement ; il est compris suivant le mois, entre 0,357 et 0,388; les observations des thermomètres à maxima et à minima dans une même journée fournissent les autres éléments du calcul.
Variations mensuelles. — Si l'on considère la courbe obtenue avec un thermomètre enregistreur dans le courant d'une année, on remarque que cette courbe est formée d'une série de sinussoïdes
correspondant chacune à un jour ”

“ C'est que le thermomètre ne saurait nous indiquer quels changements intimes les corps éprouvent dans leur agencecement moléculaire, suivant que le calorique y est accumulé en plus ou moins d'abondance. ”

“ Pourquoi n'envisage-t-on pas du même œil les données d'un thermomètre? Il est clair, cependant, que les termes vagues de froid ou de chaud ne sont pas assez précis pour être satisfaisants, et que si nous voulons nous rendre compte de ce fait si remarquable de l'abaissement de la température depuis plusieurs années, ce sont les chiffres exacts du thermomètre qu'il faut savoir comparer entre eux. ”

“ Que si l’on examine la chose par le moyen des Thermomètres, qui, relativement au degré absolu de chaud et de froid, doivent être tenus pour infaillibles, si, dis-je, l’on s’en rapporte aux Thermomètres, on verra avec étonnement que la chaleur, dans des Latitudes très avancées, comme à Pétersbourg, par exemple, est, en certains tems, beaucoup plus grande, qu’aucune qu’on ait observée jusqu’ici entre les Tropiques ”

“ En hiver, par une température de o degré par exemple, un thermomètre placé sur le nez, les oreilles, les mains, ou les extrémités inférieures, indiquera une température très basse, dont l'excès sur la température ambiante sera seulement de quelques degrés. ”

“ Quand le thermometre monte au-dessus du zéro, cette glace fond & devient un liquide. Ce liquide augmente de volume comme la liqueur du thermometre elle-même, à mesure que la chaleur augmente ; & cette augmentation a pour terme la dissipation même de l’eau, qui réduite en vapeur, fait effort en tout sens pour s’étendre, & brise souvent les vaisseaux où elle se trouve resserrée : alors si la chaleur reçoit de nouveaux accroissemens, la force d’expansion augmentera encore, & la vapeur comprimée par la même force occuperoit un plus grand espace. ”

“ Le thermomètre s’y tient communément fort bas, et il est rare qu’il varie de plus de 4 ou 5 degrés de Fahrenheit dans les vingt-quatre heures. Le vent, qui y règne éternellement, souffle presque toujours de l’ouest. ”