Physique thermique

La température et ses échelles

Lisez la même température sur les échelles Celsius, kelvin et Fahrenheit ; vérifiez les conversions $T(\mathrm K)=t+273{,}15$ et $t_F=\tfrac95 t+32$ . Le curseur Celsius permet d’inspecter les repères de fusion–ébullition et la zone sous 0 °C.

Collège

Matériel

Trois thermomètres virtuels côte à côte : Celsius / kelvin / Fahrenheit
Curseur de température Celsius (−100 à 150 °C)
Affichage des conversions T = t + 273,15 K et °F
Deux repères fixes à 0 °C et 100 °C sur l’échelle

Protocole

Lire une température sur trois échelles
Réglez le curseur à 20 °C : l’affichage donne $T=293{,}15$ K et $t_F=68{,}0$ °F. Les degrés K et °C ont même taille mais des origines différentes — le kelvin part du zéro absolu.
Vérifier les points fixes
Amenez le curseur à 0 °C et 100 °C — fusion et ébullition de l’eau vers 1 atm : lisez 273,15 K / 32 °F et 373,15 K / 212 °F. Un écart de 100 °C vaut exactement 180 °F, d’où le facteur $9/5$ .
Explorer sous 0 °C et prédire
Descendez à −40 °C : le point où les échelles C et F coïncident ( $t_F=t$ ). Continuez à −100 °C et lisez T = 173,15 K — pas de kelvin négatif. Prédisez °F à −20 °C par $t_F=\tfrac95(-20)+32=-4$ °F et vérifiez.

Simulation

Histoire de l’expérience

Daniel Gabriel Fahrenheit normalisa le thermomètre à mercure en 1714 et fixa son échelle par des repères pratiques de son époque. Anders Celsius proposa l’échelle « centigrade » en 1742 — d’abord inversée (ébullition = 0, fusion = 100) — retournée après sa mort, probablement par Linné, vers la forme actuelle. En 1848, William Thomson (lord Kelvin) montra que le principe de Carnot implique une échelle absolue indépendante du fluide — son zéro étant où une machine idéale atteint le rendement maximal. Le kelvin international utilisa le point triple de l’eau dès 1954 ; depuis 2019 il est défini via la constante de Boltzmann.

Physiciens associés

William Thomson (Lord Kelvin)James Prescott Joule Sadi Carnot

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