Qu’est ce que la chaleur ? Comment la mesure t’on? Pour commencer parlons plutôt de température que de chaleur. La chaleur est une appréciation subjective alors que la température est une propriété de la matière bien définie. On parle aussi d’énergie thermique c’est à dire l’énergie cinétique totale du mouvement aléatoire des atomes et molécules qui composent la matière. En bref, plus un corps ou un volume contient d’énergie thermique – d’agitation aléatoire -, plus il est chaud et lorsqu’il a moins d’énergie thermique, il est plus froid.
On utilise un thermomètre pour détecter l’énergie thermique et convertir ce signal en information : une indication de la température en degrés Celsius, Fahrenheit ou Kelvin de manière fiable, répétable et exploitable.
Il existe de nombreux types de thermomètres, chacun ayant son propre mécanisme de mesure et de conversion de la mesure. Voyons comment fonctionnent 4 des methodes de mesure les plus couramments utilisées dans les thermomètre.
Thermomètre à liquide en verre
Un thermomètre à liquide est constitué d’un tube en verre contenant un liquide qui se dilate ou se contracte avec la température. Le tube porte des marques qui permettent à l’utilisateur de lire la température. L’expansion ou la contraction du liquide est indiquée par le mouvement du liquide vers le haut et vers le bas du tube. En effet sous l’effet de la temperature tous les corps se dilatent et se contractent et pour une temperature donnée, une masse x de liquide occupera toujours le meme volume y. C’est la propriété de dilation des liquides qu’utilise le thermomètre à liquide.
Thermomètre à thermocouple de type K
Ce type de thermomètre est un type de capteur qui sous l’effet d’un changement de température produit un changement proportionnel de tension dans un semi-conducteur. Les capteurs thermocouples très utilisé dans l’internet des objets, pour tous les cas d’usage. Ils sont bon marché et précis, avec une large gamme d’utilisation allant de -270ºC à 1370ºC, et ne sont pas affectés par les contaminants tels que la vapeur d’eau ou la fumée.
Thermomètre électronique
Un thermomètre électronique, ou , est constitué d’une jonction semi-conductrice dont le potentiel est fixe mais qui est sensible à la température. La résistance électrique de la jonction change avec la température. Le résultat est un dispositif électronique avec une tension et un courant de sortie très stables qui varient en fonction de la température détectée.
Thermomètre infrarouge
Un thermomètre infrarouge permet de mesurer la température sans contact, grâce au rayonnement infrarouge. En effet, la température d’un objet peut être déterminée a partir de la quantité de rayonnement qu’il émet. Une partie de ce rayonnement émis est un rayonnement infrarouge. l’infrarouges émis par un objet traverse l’atmosphère et peut être focalisé sur un élément détecteur. Celui-ci convertit de manière proportionnelle le rayonnement en un signal électrique, qui est à son tour utilisé pour estimer la température. Bien que très pratique dans de nombreux cas d’usage, il est important de noter que les mesures de température à distance sont sensibles à la nature de l’objet mesuré. En effet, chaque matériau rayonne de manière spécifique, avec sa propre émissivité. Il est donc essentiel lors de l’utilisation de ce type de thermomètre d’avoir les bonnes informations pour effectuer un calibrage adéquat.
Conclusion
Nous avons vu qu’il existe différents types de thermomètres pour diverses applications. Le domaine de définition, la sensibilité, la précision et les conditions d’utilisation doivent être prises en compte lors du choix d’un appareil. Les capteurs de température peuvent désormais être connectés et autonomes grâce à l’Internet des objets (IoT). Il est désormais possible d’accéder à des informations en temps réel avec une fréquence qui était auparavant inaccessible. De nombreuses applications IoT utilisent un thermomètre en même temps que d’autres capteurs, comme les capteurs d’humidité de l’air, qui feront l’objet du prochain article.