La température
Secondaire 1-2
La température mesure le degré d’agitation des particules (atomes ou molécules).
La température est une propriété non caractéristique de la matière. Bien qu’un objet puisse sembler immobile à l’œil nu, les particules qui le constituent ne le sont pas. Elles s’agitent rapidement et continuellement à l’intérieur de l’objet. C’est ce qu’on appelle l’agitation thermique.
Lorsqu’on fournit de la chaleur à une substance, ses particules s’agitent davantage et sa température augmente. Ainsi, plus l’agitation est importante, plus la température d’une substance est élevée. Au contraire, plus l’agitation est faible, plus la température est basse.
L’agitation des particules varie en fonction de l’état de la matière. Selon le modèle particulaire, les particules d’un solide vibrent lentement, sans se déplacer les unes par rapport aux autres. Les particules d’un liquide vibrent plus rapidement et glissent les unes sur les autres. Les particules de gaz, quant à elles, vibrent rapidement et se déplacent à grande vitesse dans toutes les directions.
Les mouvements des particules selon les états de la matière
Il existe des propriétés caractéristiques liées à la température telles que le point de fusion et le point d’ébullition.
Le thermomètre
Le thermomètre est un instrument qui sert à mesurer la température.
Les unités de mesure de la température sont le degré Celsius (°\text{C}), le degré Fahrenheit (°\text{F}) et le kelvin (\text{K}). De façon usuelle, on utilise les degrés Celsius au Canada alors qu’on utilise les degrés Fahrenheit aux États-Unis. L’échelle des kelvins, quant à elle, est utilisée partout à travers le monde dans le domaine scientifique.
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Au Québec, il est commun d’utiliser les degrés Fahrenheit (°\text{F}) pour exprimer la mesure de la température en cuisine ou pour exprimer la température de l’eau d’une piscine.
Une cuisinière
New Africa, Shutterstock.com
Un thermomètre de piscine
ericlefrancais, Shutterstock.com
En degrés Celsius, le point de congélation et d’ébullition de l’eau sont respectivement de 0\ °\text{C} et de 100\ °\text{C}. En Fahrenheit, on remarque qu’ils sont plutôt de 32\ °\text{F} et de 212\ °\text{F}.
Une variation de 1\ °\text{F} équivaut à une variation de 0{,}556\ °\text{C}
Voici la conversion des degrés Celsius en degrés Fahrenheit.
°\text{C}=(°\text{F}-32) \times \dfrac{5}{9}
Il existe plusieurs sortes de thermomètres. Les plus utilisés au secondaire sont les thermomètres à alcool.
Voici différents types de thermomètres qui peuvent être utilisés dans un contexte quotidien, scientifique ou médical.
Différents types de thermomètres
Le thermomètre à alcool utilise le principe de dilatation thermique pour mesurer la température d’une substance. Une colonne d’alcool se dilate ou se contracte dans un tube capillaire de verre gradué.
Lorsque le thermomètre est en contact avec une substance de température différente, un échange de chaleur se produit.
Une substance plus chaude transfère une partie de sa chaleur au thermomètre. L’alcool se dilate dans le capillaire en verre et indique une température plus élevée.
À l’inverse, une substance plus froide absorbe une partie de la chaleur du thermomètre. Privé d’une partie de sa chaleur, l’alcool se contracte dans le capillaire en verre et indique une température plus basse.
Représentation de la dilatation thermique des particules d’alcool dans un thermomètre
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Par le passé, les thermomètres fonctionnaient avec du mercure plutôt que de l’alcool. Le mercure est un métal lourd, qui est toxique pour les humains et pour l’environnement. C’est pourquoi il n’est plus utilisé aujourd’hui. Lorsqu’on manipule un thermomètre au mercure, il faut être très prudent(e). S’il se brise lors de son utilisation, il ne faut surtout pas toucher au mercure.
De plus, il n’est pas sécuritaire de jeter ce type de débris dans les poubelles, l’évier ou les toilettes. On doit se débarrasser d’un thermomètre au mercure lors des collectes de déchets dangereux domestiques ou dans un écocentre, selon la municipalité.
Exercice
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