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RÉSUMÉ
La mesure de température recquiert une réflexion en amont, permettant de déterminer une chaîne de mesure. Ce choix de la chaîne de mesure se fait à partir de deux données : tout d’abord, la mise en évidence du problème que la mesure de température tente de résoudre ; puis en fonction des conditions et des contraintes constatées, le choix des instruments adaptés à cette mesure. Cet article rappelle en quelques définitions les notions de température et d’énergie thermique, mais aussi les diverses formes de transfert de cette énergie, indispensables à la compréhension du procédé. Est ensuite fourni un guide complet des principales questions qu’il est nécessaire de se poser avant une mesure, pour une bonne utilisation des instruments et la garantie d’un résultat satisfaisant.
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Jacques ROGEZ : Ingénieur de l'École Nationale Supérieure d'Électrochimie et d'Électrométallurgie de Grenoble - Docteur ès sciences - Directeur de Recherche CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) à l'Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (Marseille)
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Jean le coze : Ingénieur civil des Mines - Docteur ès sciences - Professeur à l'École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Avant de passer à la mesure de température elle-même, il est bon de se poser un certain nombre de questions et d'y répondre au mieux. Le choix d'une chaîne de mesure comprend deux étapes : d'abord bien cerner le problème que la mesure de la température permettra de résoudre en définissant les conditions de cette mesure. Ensuite, choisir l'instrument qui permettra le meilleur compromis parmi les diverses contraintes. Après le rappel de quelques définitions succinctes mais indispensables à la compréhension du fonctionnement des instruments de mesure de la température et de leur bonne utilisation, cet article fournira un guide des principales questions qu'il faut se poser avant la mesure.
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3. La température : grandeur mesurable
La température ne devient mesurable que si l'on définit une unité et une référence. Les degrés de température uniquement repérables et rattachés à des échelles différentes (Fahrenheit, Réaumur, Celsius) ont été finalement remplacés, lors des diverses conférences internationales du Bureau international des poids et mesures (BIPM), par le kelvin (K) et le degré Celsius (oC), symboles d'une grandeur mesurable [6].
La définition de la température est fondée sur les lois thermodynamiques et sur la convention d'assigner la valeur 273,15 K au point triple de l'eau. La représentation utile de ces températures thermodynamiques est fournie par l'approximation de l'échelle internationale de température de 1990 (EIT-90) dans laquelle on fixe la température d'un certain nombre de phénomènes physicochimiques (points d'ébullition, de congélation, etc.), de façon à faire coïncider au mieux, c'est-à-dire dans les limites actuelles de l'expérimentation, les températures thermodynamique et pratique. L'EIT-90 est graduée en kelvins ou en degrés Celsius. Les intervalles de température se notent en kelvins.
Pour obtenir cette graduation, il est nécessaire de posséder au moins un appareil de mesure dont le comportement suit une loi simple. Dans l'EIT-90, les instruments d'interpolation mettent en jeu divers phénomènes physiques :
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de 0,65 K à 5,0 K : pression de vapeur saturante de 3He et 4He ;
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de 3,0 K à 24,556 1 K : thermomètre à gaz hélium ; formules d'interpolation spécifiées entre trois points fixes conventionnels ;
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de 13,803 3 K à 961,78 oC : thermomètre à résistance de platine ; formules d'interpolation spécifiées entre des points fixes conventionnels ;
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au-delà de 961,78 oC : loi du rayonnement de Planck.
Pour plus de détails, on consultera l'article Échelle internationale de température : EIT-90 ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LAISSUS (J.) - Thermométrie et pyrométrie. Voyage dans le passé. - Mesures, p. 82, oct. 1965.
-
(2) - DANLOUX-DUMESNILS (M.) - Du thermomètre de Florence au thermomètre de Lyon. - Mesures, p. 1023, sept. 1961.
-
(3) - LANDAU (L.), LIFCHITZ (E.) - Physique statistique. - Éd. MIR., Moscou, 1e édition, 1967, Ellipses (1994).
-
(4) - ATKINS (P.W.) - Chaleur et désordre, le deuxième principe de la thermodynamique. - L'univers des sciences. Bibliothèque Pour la Science. Belin (1999).
-
(5) - DE RYCKER (H.) - Chaleur et entropie, démystification de la notion d'entropie. - Vaillant-Cannanne SA Liège (1976).
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(6) - * - Comité international des poids et mesures. Comité consultatif de thermométrie ( CCT) – 8e Session – Annexe...
1 À lire également dans nos bases
CABANNES (F.) - Pyrométrie optique. - [R 2 610] Base documentaire Archives Analyse/mesures (1990).
PAJANI (D.) - Thermographie – Principes et mesure. - [R 2 740] Base documentaire Mesures physiques (2001).
MOUTET (A.), CRABOL (J.), NADAUD (L.) - Températures des gaz et des flammes. - [R 2 750] Base documentaire Archives Analyse/mesures (1974).
MOSER (A.) - Échelles thermométriques. - [R 2 510_10_1983] Base documentaire Archives Analyse/mesures (1983).
SADLI (M.) - L'échelle internationale de température: EIT-90. - [R 2 510] Base documentaire Mesures physiques (2006).
ROGEZ, LE COZE (J.) - Étalonnage et vérification des thermomètres. - [R 2 520] Base documentaire Mesures physiques (1988).
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