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Histoire du thermomètre

Histoire du thermomètre

Lord Kelvin a inventé la balance Kelvin en 1848 utilisée sur les thermomètres. L'échelle Kelvin mesure les extrêmes extrêmes du chaud et du froid. Kelvin a développé l'idée de température absolue, appelée "deuxième loi de la thermodynamique", et développé la théorie dynamique de la chaleur.

Au 19ème siècle, les scientifiques recherchaient quelle était la température la plus basse possible. La balance Kelvin utilise les mêmes unités que la balance Celcius, mais elle commence à ABSOLUTE ZERO, la température à laquelle tout, y compris l'air, gèle de manière solide. Le zéro absolu est O K, ce qui correspond à - 273 ° C.

Lord Kelvin - Biographie

Sir William Thomson, baron Kelvin de Largs, Lord Kelvin d’Ecosse (1824 - 1907) a étudié à l’Université de Cambridge. Il a été champion de rameur et est ensuite devenu professeur de philosophie naturelle à l’Université de Glasgow. Parmi ses autres réalisations figurent la découverte en 1852 de "l'effet Joule-Thomson" des gaz et ses travaux sur le premier câble télégraphique transatlantique (pour lequel il fut fait chevalier), et son invention du galvanomètre à miroir utilisé dans la signalisation par câble, l'enregistreur à siphon , le prédicteur de marée mécanique, une boussole améliorée du navire.

Extraits de: Philosophical Magazine Octobre 1848 Cambridge University Press, 1882

… La propriété caractéristique de l'échelle que je propose maintenant est que tous les degrés ont la même valeur; c'est-à-dire qu'une unité de chaleur descendant d'un corps A à la température T ° de cette échelle vers un corps B à la température (T-1) ° produirait le même effet mécanique, quel que soit le nombre T. Cela peut être appelé à juste titre une échelle absolue, car sa caractéristique est tout à fait indépendante des propriétés physiques de toute substance spécifique.

Pour comparer cette échelle avec celle du thermomètre à air, il faut connaître les valeurs (selon le principe d'estimation exposé ci-dessus) en degrés du thermomètre à air. Or, une expression, obtenue par Carnot à partir de la considération de son moteur à vapeur idéal, permet de calculer ces valeurs lorsque la chaleur latente d'un volume donné et la pression de vapeur saturée à toute température sont déterminées expérimentalement. La détermination de ces éléments est l’objet principal du grand travail de Regnault, déjà évoqué, mais, à l’heure actuelle, ses recherches sont incomplètes. Dans la première partie, qui seule a été publiée jusqu'à présent, les chaleurs latentes d'un poids donné et les pressions de vapeur saturée à toutes les températures comprises entre 0 ° et 230 ° (thermomètre à air) ont été déterminées; mais il faudrait en plus connaître les densités de vapeur saturée à différentes températures pour nous permettre de déterminer la chaleur latente d'un volume donné à n'importe quelle température. M. Regnault annonce son intention d'instituer des recherches dans ce but; mais jusqu'à ce que les résultats soient connus, nous n'avons aucun moyen de compléter les données nécessaires au présent problème, sauf en estimant la densité de vapeur saturée à toute température (la pression correspondante étant connue des recherches de Regnault déjà publiées) selon les lois approximatives. de compressibilité et d'expansion (lois de Mariotte et Gay-Lussac, ou Boyle et Dalton). Dans les limites de la température naturelle sous les climats ordinaires, la densité de vapeur saturée est en fait trouvée par Regnault (Études Hydrométriques dans les Annales de Chimie) pour vérifier de très près ces lois; et nous avons des raisons de croire aux expériences de Gay-Lussac et d’autres, qu’à la température 100 ° C, il ne peut y avoir de déviation considérable; mais notre estimation de la densité de vapeur saturée, fondée sur ces lois, peut être très erronée à des températures aussi élevées, soit 230 ° C. Par conséquent, un calcul totalement satisfaisant de l'échelle proposée ne peut être effectué qu'après l'obtention des données expérimentales supplémentaires. mais avec les données que nous possédons réellement, nous pouvons faire une comparaison approximative de la nouvelle échelle avec celle du thermomètre à air, qui au moins entre 0 ° et 100 ° sera assez satisfaisante.

Le travail consistant à effectuer les calculs nécessaires pour effectuer une comparaison de l'échelle proposée avec celle du thermomètre à air, entre les limites de 0 ° et 230 ° de ce dernier, a été gracieusement entrepris par M. William Steele, récemment membre du Glasgow College , maintenant du St. Peter's College, Cambridge. Ses résultats sous forme de tableaux ont été présentés à la Société, avec un diagramme dans lequel la comparaison entre les deux échelles est représentée graphiquement. Dans le premier tableau, les effets mécaniques dus à la descente d'une unité de chaleur à travers les degrés successifs du thermomètre à air sont indiqués. L'unité de chaleur retenue est la quantité nécessaire pour élever la température d'un kilogramme d'eau de 0 ° à 1 ° du thermomètre à air; et l'unité d'effet mécanique est un mètre-kilogramme; c'est-à-dire un kilogramme élevé d'un mètre de haut.

Dans le deuxième tableau, les températures selon l'échelle proposée, qui correspondent aux différents degrés du thermomètre à air de 0 ° à 230 °, sont présentées. Les points arbitraires qui coïncident sur les deux échelles sont 0 ° et 100 °.

Si nous additionnons les cent premiers nombres donnés dans le premier tableau, nous trouvons 135,7 pour la quantité de travail due à une unité de chaleur descendant d'un corps A à 100 ° B à 0 °. Selon le Dr Black (dont le résultat a été très légèrement corrigé par Regnault), 79 unités de chaleur de ce type feraient fondre un kilogramme de glace. Par conséquent, si la chaleur nécessaire pour faire fondre une livre de glace est maintenant considérée comme une unité et si une unité de livre-livre est prise comme unité d’effet mécanique, la quantité de travail à obtenir par la descente d’une unité de chaleur de 100 ° à 0 ° est 79x135,7, ou 10 700 près. Cela équivaut à 35 100 livres-pieds, ce qui est un peu plus que le travail d'un moteur d'une puissance d'un cheval (33 000 livres-pieds) en une minute; et par conséquent, si nous avions une machine à vapeur fonctionnant parfaitement à la puissance d'un cheval, la chaudière étant à la température de 100 ° et le condenseur maintenu à 0 ° par un apport constant de glace, un peu moins d'une livre de la glace serait fondue dans une minute.