Température des capteurs de mesure

Température

Température

Définition de la température: La température est la magnitude thermodynamique qui montre l'énergie thermique d'un corps par rapport à un autre.

Bien que la définition de la température soit simple et concise, vous pouvez expliquer la température de manière plus détaillée:

Quelle est la température?

La température est une quantité physique de matière qui quantifie les notions courantes de chaleur et de froid. Les objets de basse température les perçoivent froids, alors que les objets de températures plus élevées sont considérés comme chauds ou chauds. Cette sensation physiologique de froid et de chaleur est générée lors d'un échange d'énergie thermique entre le corps humain et d'autres corps, ou simplement avec l'environnement qui l'entoure.

Du point de vue physique, la température d'une substance peut être définie, selon la théorie moléculaire, comme la mesure de l'énergie cinétique moyenne des molécules qui la composent. D'autre part, la température peut être définie selon la mécanique statistique, comme la dérivée de l'énergie par rapport à l'entropie à volume constant.

En ce sens, la température est une grandeur qui décrit un état macroscopique et a un caractère exclusivement statistique; il n'a donc aucun sens de parler de la température d'une particule de matériau isolée, mais d'un ensemble dans lequel la loi des grands nombres est applicable.

Les thermomètres sont l'outil de mesure quantitative de la température, qui peut être calibré en fonction de différentes échelles de température (échelle Celsius, échelle Kelvin ou échelle Fahrenheit).

Balances pour mesurer la température

Puisque l'entropie, en tant que quantité exprimant le degré de désordre d'un système thermodynamique, n'a pas de dimensions, la définition de la mécanique statistique montre que la température peut être mesurée dans les mêmes unités que l'énergie. Cependant, les échelles de température ont toujours été créées parallèlement aux unités d'énergie. Le facteur qui permet de passer d'un système d'unités d'énergie à une température s'appelle la constante de Boltzmann.

Les trois échelles les plus courantes pour mesurer la température sont:

  • L'échelle Celsius. Mesurer en degrés centigrades.
  • L'échelle Kelvin. Mesure en degrés Kelvin (actuellement Kelvin)
  • L'échelle Fahrenheit. Mesurez en degrés Fahrenheit.

Presque tout le monde utilise l'échelle Celsius (° C) pour mesurer la plupart des températures. La variation de température entre un degré et le suivant sur une échelle Celsius est la même que sur une échelle Kelvin. La différence entre les échelles Celsius et Kelvin réside dans la fixation de son point zéro: dans l'échelle Celsius, la valeur 0 ° C correspond au point de congélation de l'eau. Cette température exprimée en degrés kelvin correspond à 273,15 kelvins (273,15 K). Le zéro de l'échelle de Kelvin, le 0 kelvin, correspond à la température minimale à laquelle un corps pourrait théoriquement atteindre. Plus froid que le 0 Kelvin est impossible.

Les intervalles de l'échelle Kelvin sont mesurés en Kelvin, mais ils s'appelaient auparavant degrés Kelvin.

Cependant, il existe quelques pays, en particulier les États-Unis, où l'échelle Fahrenheit est encore utilisée dans la vie quotidienne. Il s'agit d'une échelle de température historique dans laquelle le point de congélation de l'eau est à 32 ° F et la température d'ébullition de l'eau à 212 ° F.

Mesure de la température dans le système de mesure international

L'unité de mesure de la température dans le Système international d'unités (SI) est le Kelvin. Le Kelvin est donc l'unité utilisée par les scientifiques. Il est courant de le voir référencé en tant que degré Kelvin.

Aux fins pratiques de mesure de la température dans les domaines scientifiques, le Système international d'unités (SI) définit une échelle et une unité de température thermodynamique basées sur le point triple de l'eau. Le point triple est celui dans lequel l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux d'une substance coexistent en équilibre. Il est défini avec une température et une pression de vapeur. Le point triple de l'eau est un deuxième point de référence facilement reproductible.

Pour des raisons historiques, le triple point d'eau a été fixé à 273,16 unités de la plage de mesure. Cet intervalle est appelé kelvin (en minuscule), représenté par le symbole K (en majuscule) en l'honneur du physicien écossais William Thomson (Lord Kelvin) qui a défini l'échelle pour la première fois. Il s'appelait auparavant grade Kelvin.

Température et thermodynamique

Température et thermodynamiqueL'une des principales propriétés étudiées dans le domaine de la thermodynamique est la température. En thermodynamique, les différences de température entre différentes régions de la matière sont particulièrement importantes. Ces différences sont celles qui permettent le transfert de chaleur d'une région à une autre. La chaleur est que c'est le transfert d'énergie thermique.

Spontanément, la chaleur ne s'écoule que des régions à température plus élevée dans les régions à température plus basse. Comme il est établi dans la deuxième loi de la thermodynamique dans la déclaration de Clausius. Donc, si la chaleur n'est pas transférée entre deux objets, c'est parce que les deux objets ont la même température.

Selon l'approche de la thermodynamique classique, la température d'un objet varie proportionnellement à la vitesse des particules qu'il contient. Elle ne dépend pas du nombre de particules (de la masse) mais de sa vitesse moyenne: plus la température est élevée, plus la vitesse moyenne est élevée. Par conséquent, la température est directement liée à l'énergie cinétique moyenne des particules qui se déplacent par rapport au centre de masse de l'objet.

La température est une variable intensive, car indépendante de la quantité de particules contenues à l'intérieur d'un objet, qu'il s'agisse d'atomes, de molécules ou d'électrons. C'est une propriété qui ne dépend pas de la quantité de substance ou du type de matériau.

Température et énergie thermique

Les molécules de toutes les substances matérielles (solides, liquides et gaz) sont toujours dans un état de vibration ou d'agitation continu, en raison des multiples interactions qu'elles subissent dans le corps. En conséquence de cette agitation aléatoire, les atomes et les molécules de la matière possèdent une certaine énergie interne, puisqu'ils ont une énergie cinétique sous forme de mouvement et également une énergie potentielle due aux forces exercées entre les particules.

L'énergie interne est également appelée énergie thermique des corps. 

D'autre part, la température est la magnitude qui permet d'enregistrer la valeur moyenne de l'énergie thermique d'un corps.

Mesure de la température

Pour déterminer la température d'un système, celui-ci doit être en équilibre thermodynamique. On peut considérer que la température ne varie avec la position que si, pour chaque point, une petite zone autour de celle-ci peut être traitée comme un système thermodynamique en équilibre. En thermodynamique statistique, on parle de degrés de liberté au lieu de particules.

Dans le domaine de la thermodynamique, on dit qu'un système est dans un état d'équilibre thermodynamique s'il est incapable de subir spontanément un changement d'état ou un processus thermodynamique lorsqu'il est soumis à certaines conditions aux limites.

Bilan thermique

Dans une approche plus fondamentale, la définition empirique de la température découle des conditions d'équilibre thermique, qui sont exprimées selon le principe zéro de la thermodynamique.

Lorsque deux systèmes sont en équilibre thermique, ils ont la même température. L'extension de ce principe en tant que relation d'équivalence entre plusieurs systèmes justifie fondamentalement l'utilisation du thermomètre et établit les principes de sa construction pour sa mesure. Bien que la loi zéro de la thermodynamique permette la définition empirique de nombreuses échelles de température, la deuxième loi de la thermodynamique choisit une définition unique comme étant la plus préférée: la température absolue, appelée température thermodynamique.

Cette fonction correspond à la variation de l'énergie interne en fonction des changements d'entropie d'un système. Son point naturel, intrinsèque ou zéro est le zéro absolu, où l'entropie de tout système est minimale. Bien qu'il s'agisse de la température minimale absolue décrite par le modèle, la troisième loi de la thermodynamique postule que le zéro absolu ne peut être atteint par aucun système physique.

Comment la température est-elle mesurée?

Actuellement, il existe plusieurs façons de mesurer la température. Normalement, les différents systèmes dépendent de l'application ou de la nécessité de mesurer des températures très élevées ou très basses. Cependant, l'outil le plus connu et le plus utilisé est le thermomètre.

Les variations de l'état thermique d'un corps entraînent des modifications de certaines propriétés macroscopiques (dilatation, évolution de la résistance électrique, création de forces électromotrices, changements de pression ou de volume dans un gaz, etc.). Par conséquent, les variations de ces propriétés permettent d'être utilisées pour la construction d'instruments de détection des variations de température.

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Dernier examen: 9 novembre 2016

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