Thermomètre à mercure

Un thermomètre à mercure est un tube en verre fermé contenant du mercure. Les propriétés du mercure sont très sensibles à la température.

Lorsque la température augmente, le mercure se dilate. Autrement dit, le volume du mercure enfermé augmente (mais la quantité de mercure reste constante). Par conséquent, la hauteur de la colonne de mercure augmente. Au contraire, lorsque la température diminue, le mercure se contracte. Le volume du mercure enfermé diminue ; et par conséquent, la hauteur de la colonne de mercure diminue.

Ces phénomènes physiques peuvent s'observer à l'œil nu. Il est possible d'indiquer une graduation sur le tube ou sur une plaque sur laquelle le tube est positionné. Dans ce cas, il est possible de « lire » la température, en relevant la graduation en face de la hauteur atteinte par le mercure.

Température

Animation montrant les changements d'environnement, provoqués par le différenciel de température.

L'animation ci-contre montre le même thermomètre à mercure placé à l'extérieur pendant quatre journées durant l'année, le 1^er janvier, le 25 avril, le 8 août, et le 15 octobre :

• Sur la première image, on voit de la neige et les arbres ont perdu leurs feuilles. Le Soleil est bas à l'horizon. C'est donc l'hiver, c'est le 1^er janvier. Le thermomètre indique -10 °C ;
• Sur la deuxième, on voit que les arbres sont en feuilles et le Soleil est un peu plus haut. C'est donc le printemps, c'est le 25 avril. Le thermomètre indique 10 °C ;
• Sur la troisième, les arbres ont des fruits et le Soleil est très haut dans le ciel. C'est donc l'été. On est le 8 août. Le thermomètre indique 30 °C ;
• Sur la quatrième, les arbres commencent à perdre leurs feuilles et le soleil est plus bas. C'est donc l'automne. On est le 15 octobre. Le thermomètre indique environ 5C.

Pourquoi la hauteur du mercure varie-t-elle ?

		Le savais-tu ?
	Fahrenheit
Au début du XVIIIe siècle, Fahrenheit constata la dilatation du mercure selon qu'il fait chaud ou froid. Il construisit les premiers thermomètres à mercure ; il définit la température comme la mesure de la hauteur de la colonne de mercure dans le thermomètre. Il définit l'échelle Fahrenheit : 32 °F est la température à laquelle la glace fond ; 212 °F est la température à laquelle l'eau bout.

Aujourd'hui, on définit la température autrement. Des modèles théoriques permettent de comprendre que la température mesure l'agitation des molécules qui constituent la matière. Lorsque la température augmente, les molécules d'un liquide s'agitent et donc, occupent plus de place. Pour une même quantité de matière, le volume augmente.

De -30 °C à 350 °C, le mercure est à l'état liquide. Il est donc à l'état liquide dans les températures ambiantes.

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