La thermométrie est la science de la mesure de la température. La mesure précise de la température est cruciale dans de nombreux contextes, y compris les processus industriels de fabrication, les applications d’ingénierie, la technologie, la recherche scientifique, la médecine et même les applications quotidiennes telles que la cuisine. En raison de sa grande variété d’applications, la thermométrie est un vaste domaine. Un certain nombre de dispositifs thermométriques différents ont été développés, allant des thermomètres à mercure ou numériques courants utilisés dans les ménages aux thermistances très sensibles utilisées dans les processus automobiles et industriels.
La température peut être mesurée par différentes méthodes. Les appareils thermométriques fonctionnent parce qu’une hausse ou une baisse de température affecte leur structure physique d’une manière spécifique et prévisible. La chaleur étant une forme d’énergie, elle peut être transférée d’un objet à un autre dans des situations où il existe une différence de température entre les deux objets – un gradient de température. Ce principe est connu sous le nom de conduction.
Les thermomètres enregistrent une température donnée car la chaleur est transférée de l’environnement à un matériau à l’intérieur du thermomètre. Par exemple, un thermomètre à mercure se compose de mercure, un métal qui est un liquide à température et pression ambiante, à l’intérieur d’un tube de verre. Le tube de verre est soit rempli d’azote gazeux, soit maintenu sous vide. Lorsque la chaleur est transférée au mercure dans une ampoule à la base du thermomètre, le mercure se dilate dans l’espace au-dessus. Cette expansion de volume est due au transfert d’énergie thermique de l’environnement aux particules de mercure, qui s’éloignent les unes des autres lorsqu’elles sont alimentées.
Étant donné que le changement de volume causé par le chauffage du mercure se produit de manière prévisible et constante, le thermomètre peut être étalonné et utilisé comme instrument de mesure de la température. D’autres types de thermomètres, bien qu’ils varient en sensibilité et en types de matériaux qu’ils utilisent, fonctionnent sur la base des mêmes principes de transfert de chaleur. En thermométrie avancée, cependant, il est parfois nécessaire d’utiliser un autre type d’appareil avec une plus grande sensibilité, appelé thermistance.
Comme un thermomètre, une thermistance peut également être utilisée pour mesurer la température, mais fonctionne selon un mécanisme légèrement différent. Les thermistances sont constituées de matériaux métalliques ou céramiques qui augmentent ou diminuent la résistance au courant électrique ainsi que des augmentations ou des diminutions de température. Étant donné que la relation entre la résistance et la température dans ces appareils est prévisible en fonction des matériaux dont ils sont faits, les thermistances peuvent être utilisées pour mesurer les changements de température. Les thermistances sont largement utilisées en thermométrie et fabriquées dans de nombreux styles différents.
L’industrie automobile, la médecine et le marché de l’électroménager sont quelques domaines pratiques dans lesquels la thermométrie est importante. Dans les automobiles, des mesures précises de la température sont nécessaires pour s’assurer que les moteurs sont correctement refroidis. En médecine, une température corporelle élevée peut indiquer une maladie et est surveillée de près. Les appareils médicaux tels que les incubateurs reposent également sur des dispositifs thermométriques pour fonctionner. Dans les appareils électroménagers, tels que les fours, la température doit être contrôlée afin que les viandes et autres aliments puissent être correctement cuits.