Température

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Un exemple de thermomètre Celsius indiquant une température diurne hivernale de -17°C.

La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’ agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’ entropie (en thermodynamique et en physique statistique). La température est une variable importante dans d’autres disciplines : météorologie et climatologie, médecine, et chimie.

L’échelle de température la plus répandue est le degré Celsius, dans laquelle la glace (formée d'eau) fond à °C et l'eau bout à environ +100 °C dans les conditions standard de pression. Dans les pays utilisant le système impérial (anglo-saxon) d’unités, on emploie le degré Fahrenheit où la glace fond à +32 °F et l'eau bout à +212 °F. L’unité du Système international d'unités (SI), d’utilisation scientifique et définie à partir du zéro absolu, est le kelvin [1] dont la graduation est presque identique à celle des degrés centigrades.

Comparaison des échelles de température Celsius, Fahrenheit et Kelvin:
zéro absolu, points de fusion de la glace et d' ébullition de l'eau
dans les conditions de pression standard
Échelle °C °F K
Zéro absolu -273,15 -459,67 0
Fusion 0 +32 +273,15
Ébullition +100 +212 +373.15

Introduction

Origine physique

L'agitation thermique des molécules d'un gaz donne un aperçu de leur température.

Les particules qui composent la matière ( molécules ou atomes) ne sont jamais au repos. Elles sont en vibration permanente et possèdent donc une certaine énergie cinétique. La température est une mesure indirecte du degré d'agitation microscopique des particules. Par ailleurs, un espace vide de matière mais dans lequel de la lumière se propage contient lui aussi de l'énergie. Dans de bonnes conditions [2], on peut associer une température à ce rayonnement qui mesure l'énergie moyenne des particules qui le constituent. Un exemple important de rayonnement thermique est celui du corps noir dont un exemple est donné par les étoiles dont le rayonnement révèle la température des atomes qui sont à sa surface.

Lorsque deux corps entrent en contact, ils échangent spontanément de l' énergie thermique : l'un des deux corps a des particules qui ont plus d'énergie cinétique, en les mettant en contact, les chocs entre particules font que cette énergie cinétique microscopique se transmet d'un corps à l'autre. C'est ce transfert d'énergie qui, en sciences physiques, est appelé chaleur. Ainsi, plus la différence d'énergie cinétique entre 2 particules est grande, plus elles échangent de l'énergie. De façon plus exacte, plus les corps d'un système ont des valeurs de vitesses éloignées de la vitesse moyenne du système considéré (grand écartype), plus la température du système sera grande. [réf. nécessaire]

En physique on peut définir la température comme suit :

où :

  • T est la moyenne des carrés des écarts à la vitesse moyenne ;
  • est la distribution des probabilités des vitesses, * la vitesse des particules ;
  • le champ de vitesse (la vitesse moyenne) ;
  • et le volume infinitésimal au voisinage de .

Ces transferts d'énergie mènent spontanément à un état d' équilibre thermique où les deux corps en présence ont la même température.

Vocabulaire

Dans les domaines de la physique et de la chimie, il est courant de parler de température ordinaire pour une température courante, moyenne. Par exemple, on dit « l'eau est liquide à la température ordinaire ». Mais cette dénomination n'est pas très formalisée et la valeur de la température ordinaire est rarement précisée (le plus souvent évaluée de manière commune de 18 à 25 °C).

La température normale signifie en général le 0 de l'échelle courante : c'est le plus souvent °C.

Quelques ordres de grandeur

L'évaporation qui suit une averse typique d'une heure en été en Europe réduit la température de deux degrés environ.

Article détaillé : Ordre de grandeur.
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