Notions de physique

Repérage de la température

La température caractérise le niveau auquel se situe la chaleur dans un corps. Pour repérer la température, on a choisi la dilatation du mercure, de l’alcool ou du toluène, corps servant à la fabrication des thermomètres. On utilise également les variations de tensions de vapeur de certains fluides ainsi que les phénomènes thermo-électriques. Pour la graduation des thermomètres deux repères ont été choisis. Ils correspondent à deux températures constantes auxquelles se produisent deux phénomènes physiques : – la fusion de la glace d’eau distillée, – l’ébullition de l’eau distillée, les deux phénomènes devant avoir lieu sous la pression atmosphérique normale. Ces deux phénomènes sont appelés points fixes de l’échelle thermométrique. Deux échelles thermométriques sont utilisées : Echelle Celsius. Le point 0 °C est défini par la température de la glace fondante et le point 100 °C par la température de la vapeur d’eau bouillante, sous la pression atmosphérique normale. Echelle Fahrenheit. Le zéro de l’échelle ayant été fixé arbitrairement par Fahrenheit il s’ensuit que le point 0 °C devient le point 32 °F et l’intervalle 0-100 ayant été divisé en 180 parties égales le point 100 °C a pour valeur 212 °F. L’échelle Fahrenheit est encore utilisée dans les pays anglo-saxons toutefois l’échelle Celsius est en usage en Grande-Bretagne pour l’énoncé des températures officielles (données météréologiques). L’échelle Celsius est d’un usage général dans les pays ayant adopté le système S.I.Le thermomètre à alcool, qui permet de repérer les températures jusqu’à – 80 °C. Le thermomètre à bulbe thermostatique, dans lequel on enregistre les variations de pressions inhérentes aux variations de températures d’un fluide à l’aide d’un « tube de Bourdon » ou d’une lame d’acier les variations étant repérées sur un cadran gradué en températures. Le thermomètre à couple thermo-électrique, qui se prête remarquablement au repérage des températures à distance. Le thermocouple formé de deux conducteurs de nature différente – Cuivre et Constantan par exemple – indique la différence de potentiel provoquée par la différence de température entre les deux extrémités de ces conducteurs préalablement réunies par soudure et dont l’une est maintenue à température constante (glace fondante). Cette différence de potentiel peut être lue sur un millivoltmètre étalonné et gradué en degrés (fig. 3).

Condensation

C’est la passage de l’état gazeux à l’état liquide. On obtient la condensation d’une vapeur par deux moyens.
1. Par compression jusqu’à la pression correspondant à la tension de vapeur saturante du fluide à la température considérée.
2. Par refroidissement jusqu’à la température correspondant à la tension de vapeur saturante du fluide considéré.

Lois de la condensation pour un corps pur et un mélange azéotrope

1. Sous une même pression, la vapeur commence toujours à se condenser à la même température.
2. Pendant toute la durée de la condensation, la température de condensation reste constante si la pression reste constante.
3. La tension de vapeur saturante de la vapeur est égale à la pression supportée par le liquide. Loi de la

Condensation pour un mélange zéotrope

1. Sous une même pression, la vapeur commence toujours à se condenser à la même température.
2. À pression constante, pendant toute la durée de la condensation, la température de condensation diminue. Cette variation de température de condensation est appelée glissement de température ou glide. La température de début de condensation est appelée température de saturation vapeur ou température de rosée ou dew temperature. La température de fin de condensation est appelée température de saturation liquide ou température de bulle ou bubble temperature.
Sublimation C’est le passage de l’état solide à l’état gazeux, sans passer par l’état liquide. Cette propriété n’appartient qu’à certains corps. Ce phénomène se produit à pression constante à une température bien déterminée.
Exemples La neige carbonique, l’iode, le camphre, la glace.
Dissolution Si elle se forme avec absorption de chaleur, le mélange est réfrigérant ; mais la dissolution ne s’effectue pas à point fixe.
Exemple On peut atteindre – 21 °C avec un mélange de glace et de sel ; donc ici, il n’existe pas de température fixe de dissolution.
Température critique
La liquéfaction avec un palier de changement d’état d’un gaz ou d’une vapeur n’est plus possible au-delà d’une température limite, quelle que soit la pression exercée sur le gaz ou la vapeur : cette température limite a reçu le nom de température critique.