ETUDE D’UN CAPTEUR DE TEMPERATURE : LA DIODE

Le thermomètre

C’est l’appareil qui permet de déterminer des températures. Jusqu’à une date assez récente le thermomètre le plus utilisé était le thermomètre à liquide (mercure ou alcool mais le mercure est interdit depuis peu en raison de sa toxicité). Ce thermomètre est constitué d’un réservoir surmonté d’un capillaire (appelé ainsi car le diamètre intérieur du tube est très petit, de l’ordre de grandeur de celui d’un cheveu).

Graduation du thermomètre à liquide : (échelle Celsius)

* Détermination de la graduation 0 : on plonge le thermomètre dans de la glace fondante sous la pression atmosphérique normale (101325 Pa). Le liquide dans le capillaire se stabilise à un niveau auquel on fait arbitrairement correspondre la valeur 0 de l’échelle Celsius.
* Détermination de la graduation 100 : on plonge le réservoir du thermomètre dans de l’eau en ébullition sous la pression atmosphérique normale. Le liquide dans le capillaire se stabilise à un niveau auquel on fait arbitrairement correspondre la valeur 100 de l’échelle.
* La distance entre les graduations 0 et 100 est divisée en 100 parties égales. Chacun des intervalles obtenus correspond à un degré Celsius.

Précautions à prendre pour déterminer une température

1. Le réservoir du thermomètre doit être totalement immergé dans le liquide dont on cherche à déterminer la température. Et, si possible, la partie du capillaire contenant l’alcool.
2. Le réservoir du thermomètre ne doit pas être en contact avec le fond ou les parois du récipient contenant le liquide dont on cherche à déterminer la température.
3. Il est nécessaire d’agiter le liquide dont on cherche à déterminer la température et d’attendre que l’équilibre thermique soit réalisé.
4. Pour lire la température, il faut positionner l’œil de telle façon qu’il soit dans le même plan horizontal que le niveau de l’alcool dans le capillaire : ceci dans le but d’éviter les erreurs dites de parallaxe.

Mesures

Brancher un voltmètre pour mesurer la tension UD. Vous disposez de deux béchers : le premier contient de l’eau chaude (aux environs de 50°C), le second de la glace fondante. Plonger la diode ainsi qu’un thermomètre à alcool dans le premier bécher. Attendre que le niveau de l’alcool se soit stabilisé puis relever simultanément la température indiquée par le thermomètre et la valeur de US1 donnée par le voltmètre. Porter ces deux valeurs dans le tableau ci-dessous. Verser dans le bécher contenant l’eau chaude un peu d’eau froide de façon à provoquer une chute de température d’environ 5°C jusqu’à atteindre une température voisine de 0 °C. Relever simultanément les indications du voltmètre et du thermomètre.