FORMULES de PHYSIQUE
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THERMOMETRES
-thermomètres
THERMOMETRES
Un thermomètre est un appareil permettant de lire la température d’un corps
Donc il lui faut s’appuyer sur certaines lois de la thermodynamique, dont les relations devront ensuite être traduites en signaux visuels
Les thermomètres sont donc des appareils mesurant des échanges de chaleur, dont les origines sont les classiques :
-rayonnement, pour les appareils à infra-rouges
-conduction et convexion pour les autres (contact, dilatation...)
Thermomètres à contact
deux corps en contact équilibrent leurs températures (plus ou moins rapidement selon qu'il s'agit de conduction ou de convexion) selon le principe zéro de la thermodynamique.
Un thermomètre à contact nous faire lire l'évolution du contact selon la température variable
-thermomètres à liquide (alcool, mercure…): on lit la dilatation linéaire du liquide selon la loi lT = l0(1 + αl.dT)
-le thermomètre à renversement (utilisé en marine) est un cas particulier de thermomètre à liquide, qui est muni d’un système garantissant la cohésion de la colonne dudit liquide
-thermomètresà bimétal (ou bilame): on lit la différence entre les coefficients de dilatation de 2 métaux et on mesure ensuite l’étirement ou la torsion du bilame
-thermomètre de Galilée: on insère diverses ampoules dans un liquide, dans lequel elles auront la possibilité de flotter.Chaque ampoule renferme un liquide variablement coloré, dont la densité est choisie pour que sa hauteur de flottabilité soit prédéterminée
Thermomètres électriques
on va ici s’appuyer sur des lois de l’électromagnétisme
-thermomètres à thermistance: on lit des résistances, variant selon RT = R0.eK(1/t-1/T0)
-thermomètres avec capteur à fil métallique: on lit des résistances selon
RT = R0(1 + αl.dT + bl.dT² + gl.dT3 ….)
La sonde de prise de température est une tige métallique baignant dans le fluide (donc peut être aérienne, plongeante, immergée…) Elle peut être couplée à un thermostat d’ambiance.
La mesure de résistance est traduite électroniquement sous forme d’affichage d’un nombre
-thermomètres à thermocouple: on lit la variation de tension entre les 2 extrémités issues de l’alliance entre 2 métaux
-thermomètres magnétiques: on utilise la loi de Curie KQ = cm.ΔT où ΔT(K) la différence de température (entre celle de l’expérience et celle du point de Curie du corps) est proportionnelle à cm(sr) la susceptibilité magnétique
Ensuite, un matériau paramagnétique est introduit dans un pont de Wheatstone, permettant de proportionnaliser la tension et la température. La différence de tension est proportionnelle au moment magnétique et avec la loi de Curie, on peut lire T
Thermomètres à gaz (à volume constant)
Ici on lit une hauteur de liquide, qui est proportionnelle à la pression
Thermomètresavec prise de température à distance
il s’agit ici de lire une température sans se mettre en contact avec le corps visé
-thermomètresà infrarouge (dits parfois “à visée laser”): on mesure l’émissivité (la puissance rayonnée) par le corps, dans une gamme étroite de longueurs d’ondes situées dans l’infrarouge et on la compare à une émissivité étalonnée
La surface du corps doit être dégagée de tous parasitages (rouille, poussières, dépôts…)
Ce thermomètre focalise l’émissivité avant de la transformer en signal.
-pyromètre à I.R: c’est un thermomètre à infrarouge pour hautes températures (four, incendie...)
Thermomètres médicaux
-thermomètre à mercure (oral, rectal, axillaire) c’est un thermomètre à contact
-thermomètre auriculaire ou frontal: ce sont des thermomètres à infrarouge
Technique
Tout thermomètre doit être étalonné, ce qui est effectué par rapport aux points fixes des changements d’états (ébullition, fusion…) de l’un de leurs corps constituants
Certains affichages sont réalisés par cristaux liquides thermochromiques