Échelles de température: Celsius, Fahrenheit, Kelvin et Rankine

La température est une propriété de la matière qui représente le mouvement interne des particules qui la constituent. L'instrument utilisé pour le mesurer est le thermomètre.

Les échelles de température les plus couramment utilisées aujourd'hui sont :

• Échelle Celsius ou centigrade (ºC)
• Échelle Fahrenheit (ºF)
• Échelle Kelvin (K)

Il existe une quatrième échelle, l'échelle de Rankine, qui est en désuétude. Chaque échelle est basée sur certains phénomènes ou points fixes, qui ont servi à définir la gamme et les degrés de mesure. Par exemple, l'échelle Celsius a été définie à partir du point de fusion et du point d'ébullition de l'eau.

Le zéro absolu est la température la plus froide qui puisse être enregistrée. Cela se produit parce que la vitesse des particules ou leur énergie cinétique devient nulle, c'est-à-dire que les particules s'arrêtent.

Les équivalences du zéro absolu dans les différentes échelles sont :

• Celsius: -273 °C
• Fahrenheit: -459,7 °F
• Kelvin: 0K

Échelle Fahrenheit

L'échelle Fahrenheit est l'échelle de température utilisée aux États-Unis, au Libéria et aux Bahamas, entre autres. Son symbole est °F et il se lit en degrés Fahrenheit.

Le physicien Daniel Fahrenheit (1686-1736) a décrit la balance qui porte son nom en 1724. Elle est basée sur deux points fixes: la température à laquelle l'eau gèle (32 ºF) et la température à laquelle l'eau bout (212 ºF). La différence entre ces deux points est de 180 degrés, donc chaque degré représente 1/180.

À l'origine, Fahrenheit a formulé l'échelle en utilisant trois points fixes: le point le plus élevé était la température du corps humain (96 °F), le Le point médian était la température d'un mélange de glace et d'eau (32 °F), et le point le plus bas était la température d'un mélange à parts égales de glace, de sel et d'eau. l'eau (0ºF).

Pour convertir des degrés Fahrenheit en degrés Celsius, la formule suivante est utilisée :

Température en degrés Fahrenheit = (9/5 température en degrés Celsius) + 32

C'est-à-dire que la température en degrés Fahrenheit est égale aux neuf cinquièmes de la température en degrés Celsius plus 32. Par exemple, si nous voulons convertir la température ambiante de 23 ºC à ºF, nous procédons comme suit :

TºF=9/5 x (23 ºC) + 32= 41,4 +32= 73,4 ºF.

Ainsi, 23 °C équivaut à 73,4 °F. L'échelle Fahrenheit et l'échelle Celsius se croisent à -40º, c'est-à-dire que -40ºC est égal à -40ºF.

Échelle Celsius ou centigrade

L'échelle Celsius est l'échelle de température la plus utilisée dans le monde. Son symbole est ºC et il se lit degrés Celsius ou centigrades.

En 1742, l'astronome suédois Anders Celsius (1701-1744) proposa deux points fixes pour faire son échelle de température: le point de fusion de la glace représenterait 0 ºC et le point d'ébullition de l'eau serait de 100 °C

L'échelle Celsius et l'échelle Kelvin sont liées par la formule :

Température en degrés Celsius (ºC) = Température en Kelvin (K)- 273,15

Par exemple, nous voulons convertir 300 K en degrés centigrades. Pour ce faire, nous soustrayons 273,15 de 300 K :

TºC=300K-273.15= 26.85ºC

Autrement dit, 300K correspond à 26,85 ºC.

Échelle Kelvin

Le kelvin est l'unité de température du système international et la plus utilisée dans le contexte scientifique. Son symbole est K et il se lit en kelvin. Par exemple, la couronne solaire a une température de 1 million de kelvins, tandis que l'intérieur du Soleil mesure 10 millions de kelvins.

Pour définir le kelvin, il faut savoir que le point triple de l'eau est le point où l'on peut trouver l'eau dans ses trois états: liquide, solide et gazeux.

Cette température a été fixée à 273,16 K par accord international en 1954. Par conséquent, un kelvin est défini comme la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.

L'échelle Kelvin est la seule basée sur des principes thermodynamiques et non sur le comportement d'un certain matériau.

William Thomson (1824-1907), connu sous le nom de Lord Kelvin, a été le pionnier du concept de température absolue en termes thermodynamiques. Il a insisté sur le fait que le concept de température absolue ne devrait être lié à aucune propriété de toute substance matérielle particulière, et cette température doit être une grandeur physique mesurable.

Échelle de Rankine

L'échelle de Rankine est une température thermodynamique qui a le symbole ºR et se lit en degrés rankin. Il reçoit ce nom par l'ingénieur et physicien William Rankine qui le proposa en 1859.

L'échelle de Rankine utilise le degré comme le degré Fahrenheit, mais est mesurée à partir du zéro absolu comme l'échelle Kelvin. Cette échelle est actuellement obsolète.

Formules de conversion entre échelles de température

Connaissant les relations entre chaque échelle de température, nous pouvons faire les conversions correspondantes en suivant les formules suivantes :

ºC de départ	À partir de K	À partir de °F	De ºR
à ºC	-	JC=TK-273.15	JC=5/9(TF-32)	JC=5/9TR-273.15
AK	T\K=TC +273	-	JK=5/9(TF+459.67)	JK=5/9TR
à °F	JF=9/5TC +32	JF=9/5TK-459.67	-	JF=TR-459.67
A ºR	JR=9/5TC+491.67	JR=9/5TK	JR=TF+459.67	-

Vous pourriez également être intéressé à voir:

• Différence entre la chaleur et la température
• Conduction, convection et rayonnement
• États de la matière et propriétés de la matière

Références

Machine, G. (2017) Chapitre 4 Échelles de température: passé, présent et futur: 1700-2050. Dans: Cooper M, Grozler J. Dimensions précises Un historique des unités de 1791 à 2018. Publication IOP

Échelles de température et thermométriques. Dans: Slavat, J (réalisateur) (1988) Salvat Encyclopedia of Science and Technology - volume 13. Editeurs Salvat. Barcelone Espagne.

Zayn, S. (2021) Thermodynamique et mécanique statistique. Édition IOP.