Physique thermique

La température et ses échelles

La température caractérise l'état thermique ; les échelles Celsius, kelvin et Fahrenheit sont reliées par des points fixes.

La température indique le degré de chaud ou de froid et fixe le sens du transfert spontané, du chaud vers le froid.

Repères et conversion

À 1 atm, l'eau pure gèle à 0 °C = 273,15 K = 32 °F et bout à 100 °C = 373,15 K = 212 °F. Une température Celsius négative peut correspondre à une température kelvin positive.

Vérification rapide

Une échelle de température attribue des nombres à des états thermiques reproductibles. Pour passer des degrés Celsius aux kelvins, on ajoute 273,15 ; un écart de température garde toutefois la même valeur numérique sur les deux échelles. L'échelle Fahrenheit a un intervalle différent : une variation de 5 °C correspond à 9 °F. Lors d'une mesure, attendez l'équilibre thermique du thermomètre avec l'objet et distinguez température et chaleur : la température est une variable d'état, tandis que la chaleur est une énergie transférée à cause d'un écart de température. Les points de congélation et d'ébullition de l'eau ne sont des repères qu'à pression atmosphérique standard ; en altitude, la pression plus faible abaisse la température d'ébullition. Les équations physiques utilisent le kelvin parce que le zéro absolu est une origine naturelle, non parce que la matière y serait parfaitement immobile.

Notez toujours la valeur et l'échelle, par exemple 20 °C ou 293,15 K : sans l'échelle, les nombres ne se comparent pas de façon pertinente. En Celsius, 20 °C ne signifie pas une température deux fois supérieure à 10 °C ; seules les températures absolues peuvent former des rapports utiles dans les lois des gaz. Pour mesurer l'air à l'extérieur, placez le thermomètre à l'abri du soleil direct : le rayonnement absorbé pourrait le rendre plus chaud que l'air ambiant.