Température
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31552472
2008-07-13T19:49:38Z
Tizeff
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pas très utile ce commentaire
[[Image:gelée.JPG|thumb|400px|right|Gelée matinale en [[hiver]], sur un tronc d'arbre. Cette [[nuit]] là, la température est inévitablement passée en dessous de 0°C. [[Savoie]] (France).]]
Dans la vie courante la '''température''' est une notion reliée aux [[Sens (physiologie)|sensation]]s de froid et de chaud. Par exemple, quand la température d'un objet est faible, l'objet est plutôt froid au toucher ; c'est le [[transfert thermique]] des doigts vers l'objet qui va provoquer cette sensation.
En physique la température est définie comme une fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules, c'est-à-dire de son [[énergie thermique]], ou encore par l'équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes. Elle se mesure au moyen d'un [[thermomètre]] et est étudiée par la [[thermométrie]].
== Introduction ==
=== Origine physique de la température ===
Les particules qui composent un système [[matière|matériel]] ([[molécule]]s ou [[atome]]s) 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<ref>Lorsque le rayonnement est en état d'équilibre thermodynamique.</ref>, 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 spectaculaire observé dans la nature est le [[fond diffus cosmologique]].
Lorsqu'on met deux corps 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 [[physique|sciences physiques]], est appelé [[transfert thermique|chaleur]]. Ces transferts d'énergie mènent spontanément à un état d'[[équilibre thermique]] où les deux corps en présence ont la même température.
La ''température ambiante'' est la température de l'environnement, c'est-à-dire tout l'univers sauf le système considéré.
Néanmoins, en pratique, dans les domaines de la [[physique]] et de la [[chimie]], il est courant de parler ''température ambiante'' pour une température courante, moyenne. Par exemple, on dit {{citation|l'eau est liquide à la température ambiante}}. Mais cette dénomination n'est pas très formalisée et la valeur de la ''température ambiante'' est rarement précisée (le plus souvent évaluée de manière commune à 25°C).
=== Quelques ordres de grandeurs ===
{{article détaillé | Ordre de grandeur (température)}}
== Définition de la température ==
[[Image:Translational motion.gif|thumb|right|300px]]
Au cours de l'histoire, plusieurs branches de la physique se sont intéressées à la notions de température et en ont proposé des définitions. Plusieurs formalisations sont possible suivant le point de vue adopté. Toutes ces définitions sont cohérentes entre elles.
=== En théorie cinétique des gaz ===
La température est reliée à l'énergie cinétique moyenne des particules de gaz :
:<math>
\frac{3}{2}k_B T = \left\langle\frac{1}{2}mv^2\right\rangle
</math>
=== En physique statistique ===
La [[Ensemble microcanonique|température microcanonique]] est définie par
:<math>
\frac{1}{T_{\mathrm{mc}}} = \left(\frac{\partial S}{\partial E}\right)_{V,N}
</math>
Dans l'[[ensemble canonique]], on utilise plutôt la température statistique notée <math>\beta = 1/(k_BT)</math>. La définition est la même : le système étudié est mis en contact avec une [[Thermostat (thermodynamique)|source de chaleur]] qui fixe sa température, mais la source de chaleur est considérée comme isolé, donc dans l'ensemble microcanonique.
=== En thermodynamique ===
Le [[Principe zéro de la thermodynamique]] permet de définir une ''température empirique'' qui peut être ordonnée.
Le [[Second principe de la thermodynamique]] introduit le [[zéro absolu]].
Le fait est que tous corps en contact ayant des températures différentes échangent de l'énergie de manière à atteindre un état d'équilibre pour lequel les températures finales sont identiques. C'est l'équilibre thermique. Il suffit donc de connaître et de savoir quantifier parfaitement l'état thermique d'une classe de corps physique particulière pour étendre la définition de température à tous les objets physiques. C'est ce qui est fait avec la notion de [[gaz parfait]]: pour un [[gaz parfait]], la température (dans ce cas appelée ''cinétique'') est proportionnelle à l'[[Thermométrie#Comparaison entre l'échelle Celsius et l'échelle Kelvin|énergie cinétique moyenne]] des particules ou encore à l'[[énergie interne]] du gaz.
On peut alors définir la température thermodynamique d'un corps comme étant celle qu'il acquiert lorsqu'il est en contact et en équilibre thermique avec un gaz parfait. C'est le principe de la thermométrie.
De manière plus mathématique et formelle, la température thermodynamique est reliée à la notion d'[[entropie]]. On peut ainsi définir pour un [[système thermodynamique]] soumis uniquement aux forces de pression :
<math>T = \left(\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V</math>
== Mesure de la température : la thermométrie ==
{{article détaillé | Thermométrie}}
=== Histoire de la thermométrie ===
=== Échelles de température ===
L'unité légale de température dans le [[système international]] est le '''[[kelvin]]''' de symbole '''K''' (noter l'absence du symbole ° car ce n'est pas une échelle de mesure). Il existe d'autres systèmes de mesures antérieurs et toujours utilisés : les échelles Celsius centigrade, Fahrenheit et Rankine.
; le [[Kelvin]] : il est défini à partir du [[point triple]] de l'eau : un kelvin est égal à 1/273,16 fois la température du point triple de l'eau<ref>[http://www.bipm.fr/fr/si/si_brochure/chapter2/2-1/kelvin.html Bureau International des Poids et Mesures]</ref>. Le [[zéro absolu]], correspondrait à la limite à une absence totale d'agitation microscopique et à une température de -273,15 °C ; mais on ne peut jamais l'atteindre (Penser que l'entité physique est plutôt 1/T , et on ne peut jamais atteindre l'infini). Cette unité permet de définir une échelle absolue des températures.
{{détails|Kelvin}}
; le [[degré Celsius|Celsius]] : c'est le kelvin auquel on retire 273,15 K<ref>[http://www.bipm.fr/fr/si/si_brochure/chapter2/2-1/kelvin.html Bureau International des Poids et Mesures]</ref>. Son unité est le [[°C]]. Elle est une simple translation de l'échelle absolue (voir ci-après). Le point triple de l'eau y a donc pour valeur 0,01°C.
{{détails|degré Celsius}}
; les échelles [[degré centigrade|centigrades]] : l'échelle de mesure est telle que 0 et 100 sont fixés. Elle est appelée ''centigrade'' car les deux points de référence sont distants de 100°. Entre les deux, c'est la dilatation du mercure qui définit l'échelle.
:Par exemple dans l'échelle centigrade de Celsius, le zéro correspond à la température de la glace fondante et 100 degrés centigrades correspond à la température d'ébullition de l'eau sous une pression de 1 atmosphère. Ce serait Linné qui aurait inversé l'échelle.
{{détails|Degré centigrade}}
; l'échelle [[Fahrenheit]] : son symbole est [[°F]]. Elle attribue une plage de 180°F entre la température de solidification de l'eau et sa température d'ébullition. On la déduit de l'échelle Celsius par une fonction affine (voir ci-après). Elle fixe le point de solidification de l'eau à 32 [[°F]] et le point d'ébullition à 212 °F.
{{détails|Fahrenheit}}
; l'échelle [[Échelle Rankine|Rankine]] : c'est une simple homothétie de l'échelle absolue avec un facteur 9/5 (voir ci-après).
{{détails|Échelle Rankine}}
==== Conversion ====
Le tableau ci-dessous résume les formules permettant de convertir une température entre les différentes échelles.
{| class="wikitable" width="90%" align="center" style="border:5px #E00; background-color:#FFFFFF"
! À partir de :
! Kelvin
! Celsius
! Fahrenheit
! Rankine
! Réaumur
|-
| <math>T_{\mathrm{Kelvin}} =~</math>
| <math>T_{\mathrm K}~</math>
| <math>T_{\mathrm C} + 273,15~</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm F}+459,67)</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,T_{\mathrm{Ra}}</math>
|
|-
| <math>T_{\mathrm{Celsius}} =~</math>
| <math>T_{\mathrm K} - 273,15~</math>
| <math>T_{\mathrm C}~</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm F}-32)</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm{Ra}}-491,67)</math>
| <math>\tfrac{5}{4}\,T_{\mathrm{Re}}</math>
|-
| <math>T_{\mathrm{Fahrenheit}} =~</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm K} - 459,67</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm C} + 32 </math>
| <math>T_{\mathrm F}~</math>
|
|
|-
| <math>T_{\mathrm{Rankine}} =~</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm K}</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm C} + 491,67</math>
|
| <math>T_{\mathrm{Ra}}~</math>
| <math>\tfrac{9}{4}\,T_{\mathrm{Re}} + 491,67</math>
|-
| <math>T_{\mathrm{Reaumur}} =~</math>
|
| <math>\tfrac{4}{5}\,T_{\mathrm C}</math>
|
| <math>\tfrac{4}{9}\,(T_{\mathrm{Ra}}-491,67)</math>
| <math>T_{\mathrm{Re}}~</math>
|}
==== Comparaison des échelles de température ====
{{Comparaison des échelles de température}}
=== Techniques de mesures de la température ===
* [[Thermoscope]]
* [[Thermomètre]]
* [[Thermocouple]]
* [[Pyromètre]]
* [[Thermomètre infrarouge]]
* [[Thermomètre à résistance de platine]]
* [[Thermistance]]
* [[Thermomètre à minimum et maximum]]
== Contrôle de la température ==
* [[Thermostat]]
* [[Climatisation]]
* [[Réfrigération]], [[Réfrigérateur]]
* [[Four]]
* [[Cryogénie]], [[Cryostat]]
== La température dans différentes disciplines ==
De nombreuses disciplines ont recours à la notion de température dans des situations très diverses.
=== En météorologie ===
Dans le domaine de la [[météorologie]], la température s'écrit T° et on parle de T° [[éolien]], pour exprimer la température ressentie sous l'effet du vent, aussi connue sous température subjective, impression de chaud ou froid, ou encore température au vent, voir en détail le [[refroidissement éolien]].
La ''température sèche'' correspond à la température classique donné par un thermomètre mais protégé de l'humidité et des radiations. Sur un diagramme de l'[[air humide]], la courbe de température constante est une droite verticale.
On mesure la ''[[température humide]]'' avec un thermomètre sur lequel de l'eau s'évapore. On utilise généralement de la mousse mouillée que l'on ventile. La température humide est toujours inférieure à la température sèche ; elles sont d'autant plus égales que l'[[humidité relative]] est proche de {{unité|100|%}}.
{{voir_aussi|psychromètre}}
* [[amplitude thermique]]
* [[Records de température]]
* [[Point de rosée]]
* [[Point de givrage]]
* [[Température du thermomètre mouillé]]
=== En [[climatologie]] ===
[[Image:Instrumental Temperature Record fr.png|thumb|400px|right|Évolution de la tempétature moyenne sur terre depuis 1850]]
=== En biologie et médecine ===
* [[température corporelle]]
=== En physique ===
* [[température critique]]
* [[température de Curie]]
* [[température de Néel]]
* [[température d'arrêt]]
* [[température de fusion]], de [[température de vaporisation|vaporisation]], de [[température de sublimation|sublimation]]...
* [[Température potentielle]]
* [[Température effective]] (du [[corps noir]])
* [[Température de couleur]]
* [[Température de Planck]]
* [[Température de transition vitreuse]]
etc.
== Notes et références ==
{{références|colonnes=2}}
== Voir aussi ==
{{Wiktionnaire}}
* [[Température virtuelle]]
* [[Température de brillance]] (ou de bruit)
{{Var met}}
{{portail physique}}
[[Catégorie:Thermodynamique]]
[[Catégorie:Thermodynamique atmosphérique]]
[[Catégorie:Concept fondamental de la physique]]
[[Catégorie:Grandeur physique]]
[[Catégorie:Données et variables météorologiques]]
[[ar:درجة الحرارة]]
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[[el:Θερμοκρασία]]
[[en:Temperature]]
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[[eu:Tenperatura]]
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[[gl:Temperatura]]
[[he:טמפרטורה]]
[[hi:तापमान]]
[[hr:Temperatura]]
[[hu:Hőmérséklet]]
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[[la:Temperatura thermodynamica]]
[[lb:Temperatur]]
[[lt:Temperatūra]]
[[lv:Temperatūra]]
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[[ms:Suhu]]
[[nds-nl:Temperetuur]]
[[nl:Temperatuur]]
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[[no:Temperatur]]
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[[scn:Timpiratura (statu tèrmicu)]]
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[[sr:Температура]]
[[sv:Temperatur]]
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[[te:ఉష్ణోగ్రత]]
[[th:อุณหภูมิ]]
[[tr:Sıcaklık]]
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[[vi:Nhiệt độ]]
[[yi:טעמפעראטור]]
[[zh:温度]]