A quelle température l’eau gèle-t-elle? 0°C, 273K ou 32°F

Les trois réponse sont vrai!

Avant tout, qu’est qu’une température?

Les particules qui composent un système matériel ne sont jamais au repos. Elles sont en vibration permanente et possèdent donc une certaine énergie cinétique. La température est une mesure indirecte du degré d’agitation microscopique des particules.

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L’échelle de température la plus répandue est le degré Celsius, dans laquelle l’eau gèle à 0 °C et bout à environ 100 °C dans les conditions standard de pression. Dans les pays utilisant le système impérial (anglo-saxon) d’unités, on emploie le degré Fahrenheit (gel à 32 °F et ébullition à 212 °F). L’unité du système international d’unités, d’utilisation scientifique et définie à partir du zéro absolu, est le kelvin, dans laquelle l’eau gèle à 273,15 K et bout à environ 373,15 K.

Celsius

Le degré Celsius (symbole °C ) est l’unité de l’échelle de température Celsius, qui est une unité dérivée du système international d’unités, introduite en 1948. Son nom est une référence à l’astronome et physicien suédois Anders Celsius, inventeur en 1742 d’une des premières échelles centigrades de température.

Le degré Celsius est défini ainsi, 1 °C représente le centième de la dilatation themomètrique du mercure entre la température caractéristique de fusion de la glace et la température caractéristique de vaporisation de l’eau.Autrement dit, l’échelle Celsius n’est pas strictement définie par la température d’ébullition de l’eau à 100 degrés. La différence relative est cependant très faible, la température d’ébullition de l’eau étant de 99,975°C.

Kelvin

Le kelvin (symbole K),  introduite par William Thomson, mieux connu sous le nom de Lord Kelvin, est l’unité SI de température thermodynamique.

Le kelvin est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau (H2O), et une variation de température de 1 K est équivalente à une variation de 1 °C. Toutefois, à la différence du degré Celsius, le kelvin est une mesure absolue de la température qui a été introduite grâce au troisième principe de la thermodynamique. La température de 0 K est égale à -273,15 °C et correspond au zéro absolu qui est la température la plus basse qui puisse exister dans l’univers. Cette température absolue est théorique et n’existe nulle part dans l’univers. Cette limite est définie dans le troisième principe de la thermodynamique, elle correspond à une entropie nulle.

T_{Celsius} = T_{Kelvin} - 273,15 \,

T_{Kelvin} = T_{Celsius} + 273,15 \,

Fahrenheit

Le degré Fahrenheit est une unité de mesure de la température, qui doit son nom au physicien allemand Daniel Gabriel Fahrenheit, qui la proposa en 1724.

Dans l’échelle des températures en Fahrenheit, le point de solidification de l’eau est de 32 degrés, et son point d’ébullition est de 212 degrés. On en déduit qu’une différence d’un degré Fahrenheit équivaut à une différence de 5?9 de kelvin ou de degré Celsius.

Fahrenheit décida de fixer le zéro de son échelle comme étant la plus basse température qu’il ait mesurée durant le rude hiver de 1708 à 1709 dans sa ville natale de Danzig. Plus tard, en laboratoire, il a atteint cette température lors de la solidification d’un mélange d’un volume égal de chlorure d’ammonium et d’eau. Il fixa la valeur à 96 degrés comme la température du sang (il utilisa un cheval pour ses premiers calibrages). Tout d’abord, son échelle n’avait que 12 divisions, mais plus tard, il subdivisa chaque division en 8 degrés égaux, d’où la valeur de 96 degrés pour le haut de son échelle. Il observa alors que l’eau gèle à 32 degrés et bout à 212 degrés. Il y a donc 180 degrés entre la solidification et l’ébullition de l’eau.

T_{Celsius} = rac{5}{9} \cdot (T_{Fahrenheit} - 32)

T_{Fahrenheit} = 32 + rac{9}{5} \cdot T_{Celsius}

En résumé

Échelle °C °F K
Zéro absolu -273,15 -459,67 0
Fusion 0 32 273,15
Ébullition 99,98 212 373,13

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