Zone d’entraide

Salut,

Je suis un étudiant finissant (et tuteur en chimie) du cégep, je vais essayer de te répondre avec des détails.

En gros, on veut exploiter des propriétés physiques dans un thermomètre pour mesurer une température. Pour le mercure et l'alcool, on veut venir chercher la dilatation de ces liquides. Pour le rayonnement infrarouge, on va aller chercher l'émission infrarouge du corps. Je t'explique en détails.

Le mercure, il est déjà liquide à TAPN (température ambiante et pression normalisée (101.3kPa)). Ça, c'est déjà rare. La majorité des éléments du tableau périodique sont soit gazeux ou solides à TAPN. En fait, le mercure reste liquide entre -39 et 357C. C'est énorme comme écart! Il est aussi très dense (13.6g/L), ce qui donne une belle colonne dans le thermomètre. Il ne mouille pas le verre (contrairement à du miel par exemple qui lui va se coller sur les parois), il conduit bien la chaleur (car c'est un métal), il a une pression de vapeur (à quel point il a tendance à devenir de la vapeur juste en restant assis dehors) très faible, et finalement il a une dilatation thermique très régulière et presque linéaire.

Bon, à quoi est-ce que ça va servir? Et bien puisqu'il résiste à devenir un gaz facilement (pression de vapeur très faible et température d'ébulition très grande), on a une mesure assez fiable. Si on prenait plutôt un liquide volatile comme l'éthanol qu'on utilise pour désinfecter les mains, et bien il va s'évaporer en grande partie lorsqu'il sera utilisé pour prendre une température. Donc, la colonne d'éthanol ne sera pas exactement fiable; une partie de cette colonne est manquante! Il ne se colle pas sur le verre, contrairement à l'eau, alors la lecture est plus précise. Il est très dense, donc même une petite variation du volume donne un déplacement de la colonne qui est visible dans le tube très fin. Il conduit bien la chaleur, donc il va capter facilement une température.

Même s'il est très cool et efficace, il peut quand même laisser des vapeurs dangeureuses et il est toxique pour les cellules du système nerveux. Donc, il est interdit dans plusieurs pays :/

Pour les thermomètres à alcool, on utilise de l'alcool. Ce n'est pas l'alcool qu'on boit. C'est plutôt l'alcool comme groupe fonctionnel de chimie organique. Donc, une liaison carbone-hydroxyde (C-OH). On utilise donc l'éthanol coloré, le méthanol, ou même l'isopropanol (ils ont tous en commun qu'ils contiennent un OH collé à un carbone; le reste, on a juste changé la quantité de carbone et l'emplacement des carbones).

C'est un peu les mêmes principes que pour le mercure. Contrairement au mercure, les fonctions alcools ne gèlent pas facilement (jusqu'à environ -100C dépendemment de l'alcool en question). Donc, on peut l'utiliser même pour des températures très faibles. Encore contrairement au mercure, ils ne sont pas toxiques généralement. Donc, on peut les utiliser dans les thermo chez nous! Ils sont aussi, comme le mercure, très sensibles à des variations de température (forte dilatation).

Même si ça aussi c'est très cool et efficace, la dilatation des alcools est moins linéaire que le mercure, donc c'est moins précis. Les hautes températures, c'est aussi une restriction pour les alcools. Ils s'évaporent autour de 80C et plus :/

Pour ce qui est des thermo infrarouges, on quitte un peu le domaine de la chimie et on va plutôt dans la physique! Comme je suis tuteur de chimie à mon cégep et non pas de physique, ce n'est pas vraiment mon domaine, donc je vais te répondre un peu superficiellement selon mes connaissances. Un prof pourrait te donner une réponse plus détaillée! En fait, tout corps chaud émet un rayonnement électromagnétique, soit le rayonnement infrarouge (IR). Plus il est chaud, plus le rayonnement est intense. Pense aux caméras infrarouges dans les séries télévisées: Quand on essaye de scanner s'il y a quelqu'un dans une forêt sombre ou dans de la brume, on utilise cette propriété physique pour trouver si c'est bien le cas. S'il y a une personne (qui a une température fixe), on va voir une silhouette rouge-jaunâtre sur notre caméra. Dans les thermo IR, on a donc une lentille pour concentrer les rayons IR (un peu comme des lunettes pour bien voir clairement), et une détecteur. Ça va transformer les rayons IR concentrés (énergie thermique) en potentiel électrique. On va jouer avec ces paramètres pour avoir des températures plus hautes ou plus basses. Avantages: pas de contact nécessaire (utile lorsqu'il y a possiblité de contamination (par exemple, pendant la pandémie)), réponse très rapide et précise (pas besoin de lire d'une colonne), et finalement on n'a pas une substance chimique mobile (donc, même si on l'échappe, ce n'est pas vraiment dangeureux. Si t'échappes du mercure... disons que c'est une gaffe sérieuse).

Comme toute chose, même si c'est cool, c'est restreint. En effet, il y a de l'erreur si c'est une surface réfléchissante (comme un métal brillant) car elle va renvoyer de la lumière (UV) également. Aussi, ça mesure la température de surface et non interne. Donc, si tu fais de la fièvre, ta température interne augmente. Or, si je mets un sac de glace sur ton front pendant 10 mins, et là on utilise ce capteur, il va me dire que ton front est plutôt froid/normal. Est-ce réellement le cas? Non; t'as en réalité de la fièvre! Un thermomètre à alcool aurait donc été mieux pour voir ta température.

J'espère que ça t'aide :)