Sélectionnez le lecteur audio suivant pour écouter en lisant cette section.

Les unités dans la partie précédente de cette section servaient à la mesure de l’énergie thermique. Les réponses que nous avions calculées indiquaient une quantité de chaleur. Lorsque nous parlons de température, nous ne mesurons pas la quantité, mais plutôt l’intensité de la chaleur.

Par exemple, on ressent beaucoup plus le froid lorsqu’on sort et qu’il fait −10 °C que le chaud lorsqu’il fait +20 °C.

Selon vous, quelle quantité de chaleur y a-t-il −10 °C? Honnêtement, qui s’en soucie? Vous n’avez qu’à rentrer et ressortir plus tard.

Si je vous demandais de m’indiquer les unités que vous associez généralement à la température, que me diriez-vous?

Je suppose que la majorité répondrait les degrés Celsius ou Fahrenheit. Il s’agit des deux méthodes les plus communes pour décrire la chaleur au Canada. Comme on y utilise le système métrique, on risque de voir la température en Celsius.

Avez-vous déjà entendu parler des échelles de température Kelvin et Rankine?

Ces échelles de température s’appuient sur le concept de « température absolue ».

Si vous cherchez la température absolue sur Internet, vous trouverez quelques bonnes définitions, et vous en comprendrez même certaines. En fait, l’échelle de température absolue commence au zéro absolu, dont la définition simplifiée est la suivante :

ZÉRO ABSOLU : La température à laquelle tout mouvement moléculaire cesse.

Comme les molécules ne bougent plus, elles ne génèrent plus de chaleur.

 

Si vous voulez en savoir davantage sur le zéro absolu, consultez ce lien : Zéro absolu (Wikipédia) 

 

Commençons par les échelles Celsius et Fahrenheit, les versions métrique et impériale pour la température, respectivement. Vous avez peut-être remarqué en regardant la télévision canadienne que les températures affichées sont beaucoup plus petites que celles sur les chaînes américaines. Ceci s’explique par le fait qu’une température sur l’échelle Fahrenheit se traduit par une température semblable beaucoup plus petite sur l’échelle Celsius.

Examinons par exemple la température ambiante.

Y a-t-il encore des gens qui regardent la télévision, ou seulement Internet et Netflix? Mais, revenons aux degrés Celsius et Fahrenheit.

Nous voulons d’abord apparier l’échelle métrique à l’échelle impériale, puis ajouter les équivalents sur l’échelle absolue. Commençons par le point ébullition de l’eau.

L’eau bout à 100 °C et à 212 °F. À noter que la lettre « C » représente le Celsius, tandis que la lettre « F » représente le Fahrenheit.

Trouvons ensuite le point de congélation de l’eau. L’eau gèle à 0 °C et à 32 °F. Regroupons ces éléments dans un petit dessin.

Nous allons voir comment passer des Celsius aux Fahrenheit, et vice-versa, mais examinons d’abord les échelles de température absolue.

Échelle de température absolue

Métrique	Kelvin
Impérial	Rankine

Si nous les ajoutions à notre dessin, voilà à quoi cela ressemblerait.

À noter que le dessin n’est pas à l’échelle. S’il l’était, alors le zéro absolu se retrouverait un peu plus à gauche. N’oubliez pas qu’au zéro absolu, il n’y a aucun mouvement moléculaire et donc aucune production de chaleur.

Commençons par les degrés Celsius et Kelvin. Vous remarquerez sur le dessin ci-dessus que 0 °K, également appelé zéro absolu, est égal à –273 °C.

Il est aussi important de retenir que 1 °K est égal à –272 °C.

Cela signifie qu’un changement d’un degré Kelvin est égal à un changement d’un degré Celsius.

Si on passe de –273 °C à 0 °C, cela représente un changement de 273 degrés. Ce changement se traduit sur l’échelle Kelvin par un changement de 0 °K à 273 °K.

Les échelles Fahrenheit et Rankine suivent un modèle semblable. Le zéro absolu se situe à 0 °R sur l’échelle Rankine et à –460 °F sur l’échelle Fahrenheit.

Encore une fois, on constate que 1 °R est égal à –459 °F, ce qui signifie qu’un changement d’un degré sur l’échelle Rankine équivaut à un changement d’un degré sur l’échelle Fahrenheit.

En appliquant cette idée sur les échelles de température du système impérial, nous obtiendrions ce qui suit. Le passage de –460 °F à 0 °F représente un changement de 460 °. Sur l’échelle Rankine, on passerait de 0 °R à 460 °R.

Voici ce que cela représente mathématiquement :

Voyons quelques exemples de transition d’une échelle à une autre. Ces exemples sont assez simples, et on n’a pas besoin de passer par toutes les étapes habituelles.

Celsius à Fahrenheit et Fahrenheit à Celsius

C’est probablement la partie du chapitre que nous attendions tous. Le va-et-vient constant entre les degrés Celsius et Fahrenheit est probablement le calcul de température le plus répandu que les personnes de métier doivent faire.

Il peut s’agir de calculer l’augmentation de température sur un ensemble de raccordement pour appareil au gaz en degrés Celsius ou Fahrenheit, ou de changer les chiffres dans les livres de code d’une désignation à l’autre. Un cuisinier ou un boulanger peut devoir suivre une recette qui indique la température du four en Celsius, alors que son four n’indique que des Fahrenheit. Dans tous les cas, il est important de pouvoir faire la conversion entre les deux échelles de température.

Voici la formule lorsqu’on passe des degrés Celsius aux degrés Fahrenheit :

Il y a deux choses à noter ici : L’une est l’ordre dans lequel le calcul doit être effectué. Il faut d’abord multiplier le degré Celsius par 9/5. Il faut ensuite ajouter 32.

Cette démarche respecte les règles de mathématiques, que nous expliquerons en détail dans le prochain chapitre. Pour l’instant, respectez simplement la démarche.

La deuxième chose à noter est que la fraction peut également être exprimée sous la forme d’un nombre. Écrire la formule à l’aide d’un chiffre plutôt qu’une fraction ressemblerait à ceci :

Vous pouvez utiliser n’importe laquelle des deux formules, car elles donnent la même réponse. Il suffit de choisir celle avec laquelle vous êtes le plus à l’aise.

Voyons maintenant quelques exemples.

Exercices pratiques

Essayez de résoudre seul.e quelques exercices pratiques, et vérifiez les réponses vidéo pour voir si vos réponses sont exactes.