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Le chaud et le froid sont mesurés par une échelle numérique appelée température. Les échelles de température nous permettent de communiquer sur la météo, de mesurer la sécurité et le confort et d’expliquer le monde physique. En utilisant des lignes de base choisies par les scientifiques pour créer des mesures relatives, les échelles de température mesurent l’intensité de la chaleur ou la quantité d’énergie thermique contenue dans un matériau ou une substance (comme l’air, un pot d’eau ou la surface du soleil). Il existe trois systèmes de mesure couramment utilisés : Fahrenheit, Celsius et Kelvin.
Qu’est-ce que la température ?
La température est une énergie mesurée à l’aide d’un instrument appelé thermomètre, qui vient des mots grecs thermos (chaud) et metron (mesure), selon le dictionnaire étymologique en ligne. Une autre définition de la température est qu’il s’agit d’une mesure de l’énergie cinétique moyenne (l’énergie d’une masse en mouvement) des molécules d’une substance, selon Georgia State University.
L’ancien médecin grec Hippocrate a apparemment enseigné que la main humaine pouvait être utilisée pour juger de la présence d’une fièvre chez une personne dès 400 avant JC, selon un rapport de 2019 publié dans la revue Nature Public Health Emergency Collection. Cependant, des instruments précis pour mesurer la température du corps humain n’ont été développés qu’aux XVIe et XVIIe siècles.
Kelvin : une échelle absolue pour les scientifiques
En 1848, le mathématicien et scientifique britannique William Thomson (également connu sous le nom de Lord Kelvin) a proposé une échelle de température absolue, indépendante des propriétés d’une substance telle que la glace ou le corps humain. Il a suggéré que la gamme de températures possibles dans l’univers dépassait de loin celles proposées par Celsius et Fahrenheit. Le concept de température minimale absolue n’était pas nouveau, selon le NIST, mais Kelvin vous a donné un nombre exact : 0 kelvins équivaut à -273,15 °C.
La température thermodynamique est absolue et non relative à des points fixes. Cela décrit la quantité d’énergie cinétique contenue dans les particules qui composent une goutte de matière, se tortillant et flottant à des niveaux submicroscopiques, a expliqué Thomson. Lorsque la température baisse, les particules ralentissent jusqu’à ce qu’à un moment donné, tout mouvement cesse. Il s’agit du zéro absolu, qui est la référence de l’échelle Kelvin.
zéro absolu
Le zéro absolu se produit à -273,15 C ou -459,67 F. Jusqu’à récemment, les scientifiques pensaient que les humains ne pouvaient pas recréer cette température car, pour obtenir ce froid, il faudrait ajouter de l’énergie au système pour le refroidir, ce qui signifierait que le système serait plus chaud que le zéro absolu. Mais en 2013, des physiciens allemands ont réussi à amener les particules à des températures paradoxales inférieures au zéro absolu.
Dans l’esprit de Kelvin, le zéro absolu était le point de départ d’une échelle de température, mais pour plus de commodité, il a utilisé les marqueurs et les intervalles de l’échelle Celsius bien connue comme base de la sienne. Ainsi, sur l’échelle Kelvin, l’eau gèle à 273,15 K (0°C) et bout à 373,15 K, soit à 100°C. Un kelvin est désigné comme une unité, plutôt qu’un degré, et équivaut à un seul degré sur l’échelle Celsius. L’échelle Kelvin est principalement utilisée par les scientifiques.
En 2018, le kelvin a été redéfini pour le rendre plus précis, selon un article du magazine Metrologia, et sa définition est désormais liée à la constante de Boltzmann. Cette constante relie la température à l’énergie cinétique de la matière. La nouvelle définition, selon la Conférence générale des poids et mesures, est la suivante : « Le kelvin, symbole K, est l’unité SI de la température thermodynamique ; sa grandeur est fixée en fixant la valeur numérique de la constante de Boltzmann à exactement 1,380649 × 10 -23 J K-1 [joules par kelvin]’.
Sources
- Encyclopédie britannique. (sd). Constante de Boltzmann . La physique.
- Métrologie. (2019). La révision du SI — le résultat de trois décennies de progrès en métrologie.
- Bureau international des poids et mesures. (2006). La brochure du Système international d’unités (SI). Comité international des poids et mesures.
- Brochure OUI. (2019). Mise en pratique pour la définition du kelvin dans le SI. Comité consultatif de thermométrie
