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Les notions de température et de pression

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Objectif : Le chimiste doit pouvoir réaliser des expériences qui peuvent être reproduites par n’importe quel autre chimiste. Pour cette raison, il doit s’assurer de travailler dans de bonnes conditions de pression et de température qui pourront être reproduites facilement. Mais comment faire pour mesurer ces deux grandeurs physiques ?
1. Notion de température
La température est une grandeur physique universelle. C’est la mesure de l’état thermique d’un composé. Cette mesure s’effectue avec un thermomètre gradué en degrés Celsius (noté °C). Il existe d’autres unités de mesure (le degré Fahrenheit ou le degré Kelvin par exemple).

Le principe du thermomètre a sans doute été établi lorsque les scientifiques se sont aperçus que des métaux liquides à température ambiante comme le mercure, se dilataient (augmentaient de volume) en recevant de la chaleur et se contractaient (diminuaient de volume en perdant de la chaleur.

Le thermomètre est constitué d’un tube capillaire (tube très fin) en verre gradué dans lequel un liquide (autrefois du mercure, maintenant plus couramment un alcool coloré) se dilate ou se contracte en fonction de la chaleur qu’il reçoit.

2. Notion de pression
La notion de pression a été introduite au XVIIe siècle en Italie par Galilée puis par son élève Evangelista Torricelli en réponse aux interrogations des ingénieurs responsables des fontaines de la ville de Florence. En effet, comment expliquer le fait que l’eau des fontaines ne pouvait jaillir de plus de quelques mètres au dessus du fleuve qui traversait la ville ? Torricelli leur fournit la réponse en réalisant une expérience avec du mercure.

Un tube de verre (1) remplit de ce métal liquide fut retourné sur une cuve (2) contenant également du mercure. Laissant reposer le système (3), Torricelli s’aperçut rapidement que la hauteur du mercure dans le tube de verre se stabilisait au-dessus du niveau du mercure de la cuve. Ainsi, il conclut que l’air appuie sur la surface du mercure (4). C’est la notion de pression de l’air ou pression atmosphérique qui permet au mercure de rester dans le tube.

Le premier baromètre, instrument de mesure des pressions, était né, avec pour unité de mesure le millimètre de mercure.

Au cours de ce XVIIe siècle, le physicien français Pascal reprit cette expérience avec d’autres liquides et en d’autres lieux. Il démontra notamment que la pression atmosphérique diminue avec l’altitude.

De nos jours, l’unité de mesure des pressions est le pascal (Pa) avec pour système d’équivalence : 1013 hPa = 760 mm de mercure.

L’essentiel

La température est une grandeur physique universelle qui permet d’évaluer l’état thermique d’un corps. On la mesure avec un thermomètre gradué en degrés Celsius.

La pression est une grandeur qui permet d’évaluer les forces pressantes exercées sur la surface d’un corps. La pression atmosphérique est par exemple la pression exercée par l’air qui nous entoure. Elle se mesure avec un baromètre gradué en hectopascal (hPa). 

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