Dans cet article, vous allez voir qu’il faut parfois se méfier de l’eau qui dort, même en sciences ! Car parmi les phénomènes curieux qui peuvent être interprétés de façon incorrecte se trouve le thermomètre de Galilée.
Ce thermomètre, inventé par Galilée il y a 350 ans se présente comme un tube fermé rempli de liquide et dans lequel flottent des ampoules scellées, elles aussi remplies en partie de liquide (coloré pour la décoration).
Le fonctionnement repose sur un équilibre entre la densité des fluides et celle des ampoules ; équilibre qui est modifié en fonction de la température.
Contrairement à ce que ceci peut laisser entendre, ou à ce que l’observation du thermomètre peut laisser penser, la densité des ampoules ne varie pas : le liquide dans les ampoules change de pression et de température, mais le volume et la masse des ampoules ne changent pas, elle. La masse volumique reste inchangée, et la densité des ampoules reste constante.
Par contre, c’est la densité du fluide transparent qui varie partout autour.
Lorsque la température monte, le fluide se détend et sa densité diminue : quand cette densité passe en dessous de celle d’une ampoule, cette dernière se met à couler par gravité. Vu que la température est indiquée sur l’ampoule, il suffit de la lire pour connaître la température du liquide (et donc la température ambiante).
Alors certes, le thermomètre est lui aussi scellé, mais le haut du tube est rempli d’air, qui lui est compressible. Grâce à cela, le liquide peut se détendre (dans le gaz) sans que le thermomètre en lui-même ne se déforme.
Lors de la fabrication de ces thermomètres, la densité des ampoules doit être calibrée de façon extrêmement précise par rapport au liquide transparent du thermomètre. En effet, si le liquide principal est de l’eau, la densité varie assez peu avec la température. Ainsi, entre 20 °C et 21 °C, la densité de l’eau ne diminue que de 0,021 % ! Entre 20 °C et 90 °C, la différence de densité n’est que de 3 %. C’est autant de précision qu’il faut avoir lors de la conception de ces objets.
La moralité enseignée par l’étude du thermomètre de Galilée est donc que ce n’est pas parce que ce sont les ampoules qui montent et qui descendent que c’est là que se passe toute la science. Il faut parfois voir plus large, plus grand que juste ce qui attire notre attention, et ici il s’agit de l’eau baignant toutes les ampoules.
