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Qu’est-ce qu’un thermomètre de Galilée
Il n’existe pas de plus belle façon de mesurer la température que d’utiliser un thermomètre de Galilée. Cet instrument assez précis est basé sur le thermoscope inventé par Galileo Galilei au début du XVIIe siècle. Le fonctionnement est un peu différent du thermomètre à mercure. Celui-ci est ni plus ni moins qu’un tube étroit rempli de mercure dont la dilatation du mercure le fait monter ou descendre.
En revanche, le thermomètre de Galilée utilise les principes de dilatation et rétractation mais de manière plus exotique. Il est ainsi composé de plusieurs sphères de verre remplies chacune d’un mélange liquide coloré. Celles-ci contiennent souvent de l’alcool et la couleur est simplement obtenue avec l’addition de colorant alimentaire. Ces boules flottantes coulent ou flottent selon que la densité du liquide extérieur varie. En effet, ni le poids des boules ne change. Ni leur volume. Et ainsi les boules vont pouvoir tantôt descendre. Et tantôt monter car moins pesant que le liquide environnant.
Comment fonctionne un thermomètre de Galilée ?
En plus d’être esthétiquement agréable à regarder, le thermomètre de Galilée est un bon moyen d’enseigner la physique de la densité. C’est un fait que la densité d’un liquide change en fonction de sa température. Si un objet est plus dense qu’un liquide, il va s’y enfoncer. Si un objet est moins dense que le liquide, il remonte à sa surface et flotte dans ce liquide. Pour être plus précis, un tel objet flottera partiellement jusqu’à ce que le poids du liquide qu’il déplace devienne égal au poids de l’objet. C’est la définition exacte de la poussée d’Archimède. Avec comme illustration l’iceberg. Cela signifie qu’une partie de l’objet dépasse de la surface du liquide. Et l’autre partie sera immergée.
Tout est une histoire de densité
Le liquide clair qui remplit le thermomètre de Galilée n’est pas de l’eau, mais un autre liquide, typiquement un hydrocarbure inerte. Il est choisi du fait de sa densité qui varie avec la température plus que la densité de l’eau. Cela le rend plus sensible aux changements de température, ce qui en fait un meilleur indicateur de la température de votre pièce. Lorsque la température de l’environnement change, la température du thermomètre et du liquide à l’intérieur change afin de correspondre à cette température. Cela affecte la densité du liquide. Ainsi certains bulbes vont monter et d’autres vont descendre au fond. En résumé, les bulbes qui montent sont moins denses que le liquide, et ceux qui coulent sont plus denses que le liquide.
Les variantes de thermomètres de Galilée
Ces boules sont dimensionnées de façon à ne pas se coincer l’une dans l’autre lorsqu’elles montent ou descendent dans le tube. En réalité, elles font un petit peu plus que la moitié de la taille du diamètre intérieur de la chambre à air. Pourquoi ? Tout simplement afin de maintenir leur ordre d’empilage. Ou bien leur taille est bien inférieure au diamètre intérieur de la chambre à air, afin de leur permettre de se passer librement l’un l’autre lors de leurs déplacements vers le haut ou le bas.
Dans certains thermomètres, il peut y avoir à la fois des boules en haut et en bas, ainsi qu’une au milieu. C’est celle-ci qui indiquera la température. S’il n’y a pas d’ampoule dans l’espace, la moyenne des valeurs des ampoules supérieure et inférieure donne la température approximative. Dans d’autres thermomètres, le bulbe flottant le plus bas donne la température approximative.
Comment lire un thermomètre de Galilée ?
Un petit thermomètre de Galilée peut avoir 3 degrés de différence entre les billes, ce qui introduit beaucoup d’erreur dans la mesure. On dit alors que sa précision est de 3 degrés. Les plus gros de ces instruments ont au moins deux ou trois différences de température entre chaque boule. La plupart couvrent des températures de 18 à 28 degrés. Cela les rend appropriés uniquement pour les endroits chauffés/climatisés à l’intérieur. Il y a donc un compromis à trouver, le nombre de boules totale étant limité.
Lire la température ambiante sur un thermomètre de Galilée est très facile. L’astuce est de regarder quelle est la boule basse avec l’étiquette la plus élevée. Elle indique la température de votre pièce. Ce sont ces boules qui flottent ou celles qui sont neutres qui nous intéressent. S’il n’y a pas de boule flottant dans l’espace entre les bulbes ascendants et descendants, utilisez le bulbe le plus bas de l’amas flottant pour obtenir la température.
Le thermomètre de Galilée n’est certainement pas aussi précis qu’un thermomètre infrarouge, mais il est certainement le plus chic. Vraiment, je ne pense pas que vous trouverez une façon plus attrayante de mesurer la température. C’est pourquoi les gens les utilisent à des fins décoratives. Vous pouvez trouver une grande sélection sur Amazon.