Aperçu de la mesure de la température

Qu’est-ce que la température ?

La température est une mesure numérique du degré de froid ou de chaleur de quelque chose. On peut mesurer la température de nombreuses choses, y compris l'air, le corps, l'eau et bien d'autres. Quand la température est plus haute, cela signifie que l'énergie cinétique des molécules de l'espace mesuré est plus importante. Quand la température est plus basse, cela signifie que les molécules se déplacent plus lentement. La température la plus basse possible est le zéro absolu. Au zéro absolu, tout mouvement moléculaire s'arrête. Il s'agit d'une température théorique. Même dans l'espace, la température ne descend qu'à trois degrés au-dessus du zéro absolu.

 

Comment mesure-t-on la température ?

Aujourd'hui, on utilise des appareils très différents pour mesurer la température. Les thermocouples sont des appareils sous tension qui affichent la température en mesurant la différence de tension dans un dispositif. Quand la tension de sortie d'un thermocouple monte, la température augmente aussi. Les thermocouples se trouvent généralement à l'intérieur de boîtiers métalliques et céramiques qui les protègent de l'environnement extérieur. Un autre type d'appareil électrique de mesure de la température est un capteur de température à résistance. Cet appareil est linéaire, à la différence des thermocouples. Certains appareils peuvent aussi contenir des capteurs de changement d'état qui mesurent le changement de température. Ces capteurs indiquent simplement un changement d'état, par exemple lorsque l'eau se transforme en vapeur. Ils ne donnent pas une mesure précise de la température elle-même.

 

Quelles sont les différentes unités de mesure de la température ?

Voici toutes les manières de mesurer la température. Selon ce que l'on mesure et la raison pour laquelle on le fait, il peut être approprié d'enregistrer la température de différentes manières. Certaines de ces méthodes sont toujours utilisées alors que d'autres sont dépassées et uniquement utiles au plan historique.

 

• Celsius – Celsius, ou centigrade, est une échelle de mesure de la température qui tire son nom d'Ander Celsius, un astronome suédois. C'est vers 1700 qu'il a développé la première version de cette échelle de température. Jusqu'en 1954, 0 degrés Celsius était le point de gel de l'eau alors que 100 degrés Celsius était le point d'ébullition de l'eau. Mais avec l'introduction de l'échelle Kelvin, les choses ont changé.
• Fahrenheit – L'échelle Fahrenheit est une échelle de mesure des températures basée sur une proposition faite par Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724. Selon cette échelle, l'eau se transforme en glace et gèle à 32 degrés F, alors que l'eau entre en ébullition à 212 degrés F. La plupart des pays utilisent aujourd'hui l'échelle Celsius pour mesurer les températures, mais certains pays du monde utilisent encore l'échelle Fahrenheit. Voici certains des pays qui utilisent cette échelle :
  • Les Bahamas
  • Les îles Caïman
  • Palau
  • Les États-Unis
• Kelvin – Dans l'échelle Kelvin, le zéro absolu apparaît sous la forme de 0 K. Dans l'échelle Kelvin, l'eau gèle à 273,16 K, et entre en ébullition à 373,16 K. Cette échelle de température n'existe pas depuis aussi longtemps que les échelles Celsius et Fahrenheit, mais elle remonte tout de même à plus de 150 ans. Lord Kelvin a écrit un exposé intitulé On an Absolute Thermometric Scale dans lequel il démontre la nécessité d'avoir une température zéro absolue, qui aurait correspondu à son époque à -273 degrés Celsius.
• Rankine – Cette échelle de mesure de la température porte le nom de William John Macquorn Rankine, qui l'a proposée en 1848. Aux États-Unis, certains domaines d'ingénierie utilisent cette échelle de température. 0 degrés R est identique à 0 degrés K – c'est la température du zéro absolu. Mais les deux échelles évoluent alors différemment, car le point de gel de l'eau est de 491,67 R.
• Newton – Sir Isaac Newton a créé l'échelle de température Newton dans les années 1700. Il est en réalité le premier à avoir tenté de créer une échelle de température. Cette échelle n'était pas totalement précise et contenait des points de référence tels que « charbons ardents » et « air froid en hiver ». Il a déterminé que zéro degré serait la température à laquelle l'eau se transforme en glace et 33 degrés la température à laquelle l'eau entre en ébullition. Cette échelle était similaire à l'échelle Celsius et on voit facilement qu’elle en est le précurseur direct.
• Réaumur – Cette échelle s'appelle aussi division octogésimale. Cette échelle de température fixe le point de gel de l'eau à 0 degrés et le point d'ébullition de l'eau à 80 degrés. René Antoine Ferchault de Réaumur a proposé une échelle similaire à celle-ci en 1730, et c'est pourquoi elle porte son nom. Cette forme de mesure de la température était très employée en Europe jusqu'aux années 1790, certains pays ayant continué à utiliser ce système jusqu'au milieu du XXème siècle.
• Rømer – L'échelle Rømer, qui porte le nom d'un astronome danois nommé Ole Christenson Rømer, utilise le zéro pour désigner le point auquel la saumure gèle. Selon cette échelle, le point d'ébullition de l'eau était fixé à 60 degrés. Mais l'échelle a changé lorsque Rømer s'est aperçu que le point de gel de l'eau pure était différent de celui de la saumure, que de nombreuses échelles de température utilisent pour déterminer le point de gel. Cette échelle n'est plus utilisée, mais elle a une certaine importance historique car c'était la première échelle calibrée.
• Delisle – Cette échelle a été inventée par Joseph-Nicolas Delisle en 1732 et utilisait la température de l'eau bouillante comme point zéro. Il ajoutait 150 degrés pour arriver à la température de gel de l'eau.

 

Vu les énormes différences entre ces échelles, les conversions de l'une à l'autre sont souvent problématiques. La manière la plus rapide et la plus simple d'effectuer les conversions est de rechercher des tableaux de conversion ou des calculatrices de conversion en ligne.

 

Pourquoi est-il nécessaire de mesurer la température de l'électronique ?

Les dispositifs électroniques sont sensibles, pour la plupart, et si la température des appareils électriques devient trop élevée ou trop basse les équipements pourraient être endommagés. La chaleur peut endommager les dispositifs électroniques de deux manières différentes. Prenons l'exemple d'un appareil électronique comme une console de jeux vidéo.

La température de l'appareil augmente pendant son utilisation. S'il devient trop chaud, les éléments électroniques qu'il contient peuvent être endommagés et cesser de fonctionner. De nombreux types d'appareils électroniques contiennent des protections qui arrêtent l'appareil lorsque la température augmente. C’est le cas de la nouvelle console PlayStation 4 lorsque la température devient trop élevée.

Voici un autre exemple : vous emmenez votre téléphone portable par une journée chaude et vous le laissez dans votre voiture. La température augmente et risque d'endommager l'appareil car il est impossible d'arrêter la montée en température. Le froid peut avoir le même effet sur certains types d'électronique, y compris les ordinateurs, mais la chaleur est généralement le plus gros problème. C'est pourquoi certains types d'appareils électroniques, comme les ordinateurs que nous venons de mentionner, contiennent des ventilateurs pour éviter la surchauffe.

 

Quels sont les types d'appareils de mesure disponibles ?

• Thermomètres à cadran – Un thermomètre à cadran, parfois appelé thermomètre à absorption différentielle lidar, utilise un pointeur métallique sur un cadran circulaire où l'échelle de température est imprimée. Ces thermomètres contiennent un capteur bi-métal, à tension de vapeur, à liquide ou à gaz.
• Thermomètres numériques – Un thermomètre numérique contient des capteurs et sondes pour mesurer la température ; il sera généralement bien plus précis qu'un thermomètre traditionnel au mercure. Ces thermomètres sont généralement portables et comportent un affichage digital qui facilite la lecture de la température. Certains proposent une lecture en Fahrenheit et Celsius.
• Thermomètres IR – Il s'agit d'un type de thermomètre sans contact. Ces thermomètres déterminent la température en enregistrant le rayonnement thermique. Ils sont précis et faciles d'utilisation. Parmi les utilisations les plus courantes des thermomètres IR, citons la recherche des points chauds et froids dans une maison pouvant indiquer les fuites d'air vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Les pompiers les utilisent pour rechercher les points chauds. Ils peuvent même détecter les points chauds sur les circuits électriques imprimés.
• Thermomètres à liquide sous verre – Il s'agit du type de thermomètre le plus courant. Ces thermomètres contiennent un tube de verre contenant un bulbe rempli de mercure à une extrémité. Le liquide peut être argenté ou rouge. Quand la température augmente, le mercure monte dans le tube. C'est une méthode simple pour mesurer la température, mais ce n'est pas la plus précise.

 

Quels autres moyens existent pour mesurer la température ?

Les moyens susmentionnés sont les plus courants pour mesurer la température. Mais ce ne sont pas les seuls. Parmi les autres options, citons les thermocouples mentionnés au début de cet article. Les diodes au silicium, les détecteurs de température résistifs et les thermistances sont quelques-uns des autres moyens de mesurer la température pour différentes applications.

 

Que sont les sondes de température ?

Une sonde de température est un élément rattaché à un appareil de mesure tel qu'un thermomètre ou un thermostat. La sonde prend la température de la zone où elle se trouve et donne une mesure précise et rapide de la température. Quand la sonde fait partie d'un thermostat, elle peut prendre la température et la transmettre, pour indiquer au thermostat si la température est trop élevée, trop basse ou au bon niveau.

 

Que sont les caméras thermiques ?

Les caméras thermiques sont utilisées pour prendre la température d'un lieu en présentant le rayonnement infrarouge sous forme de lumière visible à l'écran. Les utilisateurs peuvent ainsi voir où se situent les zones chaudes et les points froids. Les caméras thermiques sont très utilisées par les pompiers. Ils s'en servent pour rechercher d'abord les points chauds, mais aussi pour voir à travers la fumée et dans l'obscurité. Ces caméras détectent aussi la chaleur du corps, ce qui peut être utile pendant les efforts de sauvetage. La plupart du temps, ces caméras sont tenues à la main, mais certaines versions plus récentes sont montées sur les casques des pompiers.

 

Que sont les kits de thermomètre ?

Un kit de thermomètre est généralement le moyen le plus simple et le plus économique pour une personne d'acheter un thermomètre de haute qualité ainsi que les autres accessoires nécessaires pour l'utiliser, tels que les sondes et le boîtier. Certains kits sont vendus avec d'autres articles tels que des détecteurs de tension. Quand on choisit un kit, il faut examiner tous les éléments inclus pour s'assurer qu'on en a réellement besoin. Certaines personnes ont seulement besoin du thermomètre et pas des pinces ou multimètres inclus dans certains kits.  En revanche, ceux qui travaillent dans l'électronique ou s'y intéressent verront que l'achat d'un kit contenant un multimètre et un thermomètre leur fera faire des économies et leur fournira des outils dont ils ont vraiment besoin.

 

Que sont les calibrateurs ?

Les appareils utilisés pour mesurer la température grâce à des bi-métaux qui créent une petite quantité de tension quand ils sont combinés, ou par une autre méthode de détection de la température, doivent être précis. Mais pour être précis, ils doivent d'abord être calibrés. De bons calibrateurs garantissent le plus haut niveau de précision des mesures de température que vous obtenez sur votre appareil.

 

Quels sont les types de calibrateurs disponibles ?

• Calibrateurs à puits sec – Ce type de calibrateur offre précision et mobilité à un prix raisonnable. Ces calibrateurs offrent un haut niveau de précision et de stabilité. Pour effectuer la calibration, il suffit de placer les sondes du thermomètre dans le calibrateur. Avec les calibrateurs bloc plus grands, on peut calibrer plusieurs thermomètres en même temps.
• Calibrateurs RTD – RTD signifie « resistance temperature detector », c'est-à-dire capteur de température à résistance. Ces types de calibrateurs contribuent à garantir la précision continue des appareils et détecteurs. Ils sont assez courants dans les laboratoires et dans les installations de fabrication d'électronique et d'ingénierie.
• Calibrateurs de thermocouples – Ces calibrateurs assurent la précision des thermocouples, qui ne sont pas toujours aussi faciles à calibrer que les autres appareils de température. Un bon calibrateur contribue à rendre le processus aussi simple que possible. Il peut simuler le thermocouple, et de nombreux calibrateurs fonctionnent avec différents types de thermocouples.
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Quand on achète un type quelconque de calibrateur ou d'appareil de mesure de la température, il est important d'acheter seulement l'appareil correct pour ses besoins spécifiques. Assurez-vous que le calibrateur que vous choisissez fonctionnera avec le thermocouple ou le thermomètre que vous possédez.