L’histoire de la thermométrie

Tous les thermomètres fonctionnent selon le principe de la détection des changements de température. Dès 220 av. J.-C., Philon de Byzance note l’expansion et la contraction de l’air avec le chaud et le froid. Aux XVIe et XVIIe siècles après J.-C., les scientifiques européens avaient utilisé ce principe pour créer les premiers instruments thermiques en piégeant l’air dans des tubes de verre qui étaient fermés à une extrémité et immergés dans l’eau à l’autre.

Ces premiers thermoscopes, comme on les appelait, montraient l’élévation et la chute de la ligne d’eau par rapport à la contraction et à l’expansion de l’air emprisonné dans le tube. Le médecin vénitien Santorio est crédité d’avoir été le premier à placer des marques mesurées avec une échelle numérique sur les côtés d’un de ces thermoscopes à air, créant ainsi le premier thermomètre comme on le connait aujourd’hui

Le Thermomètre Galileo

Le célèbre astronome Galileo Galilei a été parmi les premiers à expérimenter l’expansion et la contraction de substances autres que l’air.Galilée a rempli des sphères de verre de vin et d’alcools de différentes densités, les suspendant dans l’eau et notant leur montée et leur descente relatives lorsqu’elles sont exposées à la chaleur ou au froid.

En 1654, Ferdinand II de Médicis, le Grand-Duc de Toscane, a scellé l’alcool à l’intérieur des tubes en fermant les deux extrémités, créant ainsi le premier thermomètre moderne en isolant l’expansion de l’alcool de la variabilité de la pression atmosphérique barométrique.

Christiaan Huygens (1665) a été le premier à proposer d’utiliser les points de fusion et d’ébullition de l’eau comme étalons et Carlo Renaldini (1694) a proposé de les utiliser comme points fixes sur une échelle universelle.

thermometre galilée

L’apparition du Fahrenheit puis du Celsius

Enfin, en 1724, le Hollandais Gabriel Fahrenheit a commencé à fabriquer des thermomètres scellés contenant du mercure. On a constaté que le mercure se dilatait beaucoup plus fortement avec la chaleur qu’avec l’alcool. Suivant un conseil de Isaac Newton, qui avait suggéré 12 points ou degrés entre le point de fusion de l’eau et la température à l’intérieur de la bouche humaine, Fahrenheit a conçu une échelle universelle pour ses thermomètres avec la température d’un mélange d’eau, de glace et de sel marin comme zéro et la température à l’intérieur de la bouche d’un humain adulte (d’environ 96). Une version légèrement modifiée de cette échelle est encore utilisée aujourd’hui en Amérique du Nord.

Près de deux décennies plus tard, en 1742, l’astronome suédois Anders Celsius proposa une échelle universelle avec 100 degrés de différence entre le point de fusion de l’eau et son point d’ébullition (bien que Celsius ait initialement prévu que 100°C soit le point de fusion et 0°C soit le point d’ébullition). Son échelle de 100 degrés (ou centigrade) est maintenant couramment utilisée dans le monde entier, bien que de nombreuses applications scientifiques préfèrent utiliser une nouvelle échelle centigrade (1848) basée sur le « zéro absolu » théorique où toute activité moléculaire cesse. L’échelle Kelvin, conçue par Lord Thomson Kelvin d’Irlande, a une plage de températures beaucoup plus large que Fahrenheit ou Celsius.

Finalement, les scientifiques ont découvert d’autres propriétés physiques qui répondent de façon fiable à l’application de la chaleur et du froid en plus de l’expansion et de la contraction des liquides dans un tube. Les thermomètres à cadran dépendent de la dilatation et de la contraction du métal. Les thermomètres électroniques, comme les thermistances et les thermocouples, utilisent les effets de la chaleur et du froid sur la vitesse ou le débit des circuits électroniques pour calculer la température. Les thermomètres infrarouges mesurent l’émission de rayonnement infrarouge. D’autres thermomètres mesurent l’effet de la chaleur et du froid sur les ondes sonores, la photoluminescence, la fluorescence, le magnétisme, les rayons gamma et de nombreux autres phénomènes physiques.