échelle Fahrenheit

“ L'échelle de Fahrenheit est principalement en usage en Angleterre, celle centésimale ou de Celsius, en France, et celle de Réaumur, aussi en France et plus particulièrement en Allemagne.
Pour transformer des degrés de Réaumur en degrés centigrades, il n'y a qu'à y ajouter un quart en sus ou les multiplier par 1.25. Ainsi, 15" Réaumur = 15 X 1.25 = 18075 centigrades.
et réciproquement, pour convertir des degrés centigrades en degrés de Réaumur, il faut diviser les premiers par 1.25. Ainsi, 22 22° centigrades = - = 17°06 Réaumur. ”

“ Il semble donc au premier abord que cette prodigieuse quantité de chaleur pourrait être regardée comme l’origine de la chaleur centrale ; mais, en réalité, elle ne saurait produire un accroissement actuel de la température du sous-sol supérieur à 1° Fahrenheit pour chaque 2 600 pieds, par conséquent 1/50 à peine de l’accroissement réel qui est de la même quantité pour 50 pieds. ”

“ Il y en a qui lavent deux heures de suite sans cesser, dans les temps où le thermomètre de Fahrenheit marque 60 degrés au-dessous de la glace, ce qui prouve bien que nos corps peuvent se faire à tout. ”

“ Pour convertir les degrés de Fahrenheit en degrés centigrades, et réciproquement, il faut savoir que le zéro du thermomètre centigrade, ou la glace fondante, répond à 32 degrés de Fahrenheit, et qu'au terme de l'ébullition de Feau , le thermomètre centigrade marque 100 degrés , tandis que celui de Fahrenheit indique 212 degrés. ”

“ Si l’on fait usage de cette échelle thermométrique, on a immédiatement l’expression de la quantité de travail que peut produire une unité de chaleur en passant d’un corps pris à une certaine température à un corps pris au point de fusion de la glace. Ce travail est égal, par définition, au nombre de degrés absolus qui séparent la température du foyer de la température de la glace fondante. ”

“ La chaleur que le soleil a communiquée au globe terrestre, et qui a produit la diversité des climats, est assujettie maintenant à un mouvement devenu uniforme. Elle s’avance dans l’intérieur de la masse qu’elle pénètre toute entière, et en même temps elle s’éloigne du plan de l’équateur, et va se perdre dans l’espace à travers les contrées polaires.
Dans les hautes régions de l’atmosphère, l’air très-rare et diaphane ne retient qu’une faible partie de la chaleur des rayons solaires ; c’est la cause principale du froid excessif des lieux élevés. ”

“ Fourier, qui a créé la théorie mathématique de la chaleur, avait adopté une hypothèse fort ancienne, d’après laquelle l’accroissement graduel de la température que l’on observe dans les couches superficielles de notre globe à mesure que l’on s’approche du centre, irait toujours en augmentant, de manière que l’intérieur de la terre devrait se trouver à une température extrêmement élevée, température qui dépendrait de l’état primitif du globe et du temps qui s’est écoulé depuis sa formation. ”

“ Par exemple, la chaleur solaire qui pénètre l’intérieur du globe, s’y distribue suivant une loi régulière qui ne dépend point de celles du mouvement, et ne peut être déterminée par les principes de la mécanique. Les dilatations que produit la force répulsive de la chaleur, et dont l’observation sert à mesurer les températures, sont, à la vérité, des effets dynamiques ; mais ce ne sont point ces dilatations que l’on calcule, lorsqu’on recherche les lois de la propagation de la chaleur. ”

“ À mesure que le point dont on considère la température est plus éloigné de l’origine, le mouvement de la chaleur est moins composé : car, si la distance a une valeur assez grande, chaque terme de la série est fort petit, par rapport au précédent, de sorte que l’état de la lame échauffée est sensiblement représenté par les trois premiers termes, ou par les deux premiers, ou par le premier seulement, pour les parties de cette lame qui sont de plus en plus éloignées de l’origine. ”

“ Par l’effet de simples changements de température, l’eau peut exister dans trois états parfaitement distincts : à l’état solide, à l’état liquide, à l’état aérien ou gazeux. Au-dessous de zéro de l’échelle du thermomètre centigrade, l’eau devient de la glace ; à 100° elle se transforme rapidement en gaz ; dans tous les degrés intermédiaires elle est liquide.
L’observation scrupuleuse des points de passage d’un de ces états à l’autre conduit à des découvertes du premier ordre, qui sont la clef des appréciations économiques des machines à vapeur. ”

“ Si un espace vide d’air est terminé de tous côtés par une enceinte solide dont les parties sont entretenues à une température commune et constante et si l’on met en un point quelconque de l’espace un thermomètre qui ait la température actuelle il la conservera sans aucun changement. Il recevra donc à chaque instant de la surface intérieure de l’enceinte autant de chaleur qu’il lui en envoie. Cet effet des rayons de chaleur dans un espace donné est, à proprement parler, la mesure de la température : mais cette considération suppose la théorie mathématique de la chaleur rayonnante. ”

“ Il est évident qu’il existe, entre cet état variable de la surface et celui des températures intérieures, une relation nécessaire que l’on peut déduire de la théorie. On sait qu’à une certaine profondeur au-dessous de la surface de la terre, la température n’éprouve aucune variation annuelle dans un lieu donné : cette température permanente des lieux profonds est d’autant moindre, que le lieu est plus éloigné de l’équateur. ”

“ On observera, dans les divers lieux du globe, les températures du sol à diverses profondeurs, l’intensité de la chaleur solaire, et ses effets, ou constants ou variables, dans l’atmosphère, dans l’Océan et les lacs ; et l’on connaîtra cette température constante du Ciel, qui est propre aux régions planétaires. La théorie elle-même dirigera toutes ces mesures, et en assignera la précision. Elle ne peut faire désormais aucun progrès considérable qui ne soit fondé sur ces expériences ; car l’analyse mathématique peut déduire des phénomènes généraux et simples l’expression des lois de la nature ”

“ FAHRENHEIT, physicien, né à Dantzick vers 1690, mort en 1740, se fixa en Hollande, et se lia à Leyde avec S’Gravesande. Il est l’inventeur de l’aréomètre et du thermomètre à mercure qui portent son nom : son thermomètre est divisé en 212 degrés ; les deux points extrêmes sont la chaleur de l’eau bouillante et le froid intense produit par un mélange de neige et du sel ammoniac : le 0 de notre thermomètre centigrade correspond au 32° degré de celui de Fahrenheit. Il a fourni de savants mémoires aux Acta eruditorum de Leipsick, et aux Transactions philosophiques de Londres. ”

“ La chaleur initiale contenue dans une portion déterminée de la masse solide pénètre successivement les parties voisines, et se répand dans tous les sens ; il n’en parvient qu’une quantité extrêmement petite aux points dont la distance à l’origine est très-grande. Lorsqu’on exprime par l’analyse la température de ces points, l’objet du calcul n’est pas de déterminer en nombre ces températures, qui ne sont point mesurables, mais de connaître leurs rapports. ”

“ Les chaleurs deviennent de plus en plus fortes. Le thermomètre est monté un jour à cent deux degrés Fahrenheit (trente-neuf centigrades) à l’ombre ; aussi les longues chasses deviennent pénibles et quelquefois impossibles ailleurs que dans les forêts. ”

“ Lorsqu’un de ces modes simples est une fois établi, il se conserve de lui-même ; et les rapports qui existaient entre les températures ne changent point ; mais quels que soient ces rapports primitifs et de quelque manière que l’anneau ait été échauffé ; le mouvement de la chaleur se décompose de lui-même en plusieurs mouvements simples, pareils à ceux que nous venons de décrire, et qui s’accomplissent tous à-la-fois sans se troubler. Dans chacun de ces états la température est proportionnelle au sinus d’un certain multiple de la distance à un point fixe. ”

“ Si elle eût été plus grande, la chaleur se serait propagée à une plus grande distance, c’est-à-dire, que le point de la barre qui acquiert une température fixe d’un degré, est d’autant plus éloigné du foyer que la barre a plus d’épaisseur, toutes les autres conditions demeurant les mêmes. On peut toujours élever d’un degré la température de l’extrémité d’un cylindre de fer, en échauffant ce solide par son autre extrémité ”

“ L’équation qui exprime dans tous les cas l’état final d’une ligne quelconque, fait voir qu’après un temps extrêmement long, les divers points acquièrent des températures presqu’égales, et que les températures d’un même point finissent par varier, en raison inverse de la racine quarrée des temps écoulés depuis le commencement de la diffusion. Les décroissements de la température d’un point quelconque deviennent toujours proportionnels aux accroissements du temps. ”

“ Supposons que, dans le second solide, la température permanente du plan inférieur soit celle de l’eau bouillante 1 ; que la température du plan supérieur soit celle de la glace fondante 0 ; que la distance des deux plans soit l’unité de mesure (un mètre) ; désignons par le flux constant de chaleur qui, pendant l’unité de temps (une minute) , traverserait l’unité de surface dans ce dernier solide, s’il était formé d’une substance donnée ”

“ 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. ”

“ Il n’en est pas de même lorsque la chaleur passe d’un corps solide dans un milieu aériforme. Mais les expériences nous apprennent que si la différence est une quantité assez petite, la chaleur transmise est sensiblement proportionnelle à cette différence, et que le nombre peut, dans les premières recherches, être considéré comme ayant une valeur constante, propre à chaque état de la surface, mais indépendant de la température. ”

“ L’équation exprime donc la température variable d’un point quelconque du prisme, lorsqu’on suppose toute la chaleur initiale réunie dans un seul élément placé à l’origine. Cette hypothèse, quoique particulière, appartient à une question générale, parce qu’après un temps assez long, l’état variable du solide est toujours le même que si la chaleur initiale eût été rassemblée à l’origine. La loi suivant laquelle la chaleur a été distribuée, influe beaucoup sur les températures variables du prisme ”

“ Si la masse est sphérique, et que l’on désigne par la distance d’un point m de cette masse au centre de la sphère, par le temps écoulé depuis le commencement du refroidissement, et par la température variable du point m, il est facile de voir que tous les points placés à la même distance du centre ont la même température Cette quantité est une certaine fonction du rayon et du temps écoulé elle doit être telle, qu’elle devienne constante, quelle que soit la valeur de lorsqu’on suppose celle de nulle ”

“ En effet, le rayon du soleil dans lequel cette planète est incessamment plongée, pénètre l’air, la terre et les eaux ; ses éléments se divisent, changent de directions dans tous les sens, et pénétrant dans la masse du globe, ils en élèveraient de plus en plus la température moyenne, si cette chaleur ajoutée n’était pas exactement compensée par celle qui s’échappe en rayons de tous les points de la superficie, et se répand dans les cieux. ”

“ Ils nous servaient d'étalon pour corriger les autres, et, en les comparant avec le mercure au point - de congélation, nous n'avons jamais constaté d'erreur d'un degré Fahrenheit.
Nos thermomètres furent placés sous un vaste abri en bois (modèle du Louvre) de lm,30 de côté sur 2m,15 de hauteur, situé à une quarantaine de mètres au nord-est de la maison. Ils étaient assujettis à un tambour de tôle tournant sur un pivot, et renfermés dans une autre cage plus petite en fer galvanisé. ”

“ On suppose que la chaleur se propage entre les masses au moyen de ces mouvements alternatifs, qui s’accomplissent deux fois pendant chaque instant d’une égale durée ; il s’agit de trouver suivant quelle loi les températures varient, c’est-à-dire que, les valeurs initiales des températures étant données, il faut connaître après un temps quelconque la nouvelle température de chacune des masses. ”

“ Il ne reste plus qu’à former un état initial quelconque, au moyen d’un certain nombre ou d’une infinité d’états partiels, dont chacun représente un de ces systèmes de température que nous avons considérés précédemment, et dans lesquels l’ordonnée varie avec la distance proportionnellement au quotient du sinus par l’arc. Le mouvement général de la chaleur dans l’intérieur de la sphère, sera alors décomposé en autant de mouvements particuliers dont chacun s’accomplira librement comme s’il était seul. ”

“ On voit, par ces équations, que les dernières différences entre les températures actuelles et les températures finales, sont représentées par les équations précédentes, en ne conservant que le premier terme du second membre de chaque équation. Ces dernières différences varient donc selon la loi suivante : si l'on ne considère qu'un seul corps, la différence variable dont il s'agit, c'est-à-dire, l'excès de la température actuelle du corps sur la température finale et commune, diminue comme les puissances successives d'une fraction, le temps augmentant par parties égales ”

“ Fourier ayant découvert que l’excès de la température totale de la surface terrestre sur celle qui résulterait de la seule action des rayons solaires, a une relation nécessaire et déterminée avec l’accroissement des températures à différentes profondeurs, a pu déduire de la valeur expérimentale de cet accroissement une détermination numérique de l’excès en question. Cet excès est l’effet thermométrique que la chaleur centrale produit à la surface ; or, au lieu des grands nombres adoptés par Mairan, Bailly, Buffon, qu’a trouvé notre confrère ? ”