Qu’est-ce qu’un thermomètre Galilée ?

La science peut également être esthétique et design, et le thermomètre de Galilée est l’un des instruments qui traduisent l’exactitude des observations et des principes scientifiques en objets utiles qui peuvent décorer votre maison.
Avant de décortiquer ce qu’est un thermomètre galiléen, prenons un moment pour parler du scientifique bien connu dont il porte le nom.

Qui était Galileo Galilee ?

Né en Italie en 1564, Galileo Galileo était un astronome, un ingénieur, un physicien, un philosophe et un mathématicien dont les travaux ont grandement influencé nombre des principes connus à l’époque et ont modifié le cours de la recherche scientifique et des connaissances vers la modernité. Bien que certaines de ses découvertes aient été controversées de son vivant, elles étaient, bien sûr, correctes, ouvrant ainsi une nouvelle voie à la science. Ses travaux les plus remarquables, considérés comme très controversés, portaient sur l’héliocentrisme et le copernicianisme, qui plaçaient le soleil au centre du système solaire.
Au cours de sa vie, il a été jugé par l’Inquisition, jugé suspect d’hérésie et forcé à se rétracter. Galileo a passé le reste de ses jours en résidence surveillée. Cependant, pendant cette période, il a écrit certains de ses travaux les plus connus sur la cinématique et la résistance des matériaux.

C’est également lui qui a découvert que la densité des liquides change en fonction de l’augmentation et de la diminution des températures, ce qui nous amène évidemment à notre sujet, le thermomètre de Galilée.

Les vrais inventeurs

On pourrait penser que ce thermomètre a été inventé par le célèbre scientifique, mais, étonnament, ce n’est pas le cas. Galileo a bien inventé un thermomètre à air, plus connu sous le nom de thermoscope, vers 1603, mais ce n’était pas celui-ci.

Ce que nous appelons aujourd’hui le thermomètre de Galilée a, en fait, été inventé par un groupe d’académiciens et de techniciens connu sous le nom d’Accademia del Cimento de Florence. Il est vrai que ce groupe comprenait l’élève de Galilée, Torricelli, et l’élève de Torricelli, Viviani, mais c’est à peu près le seul lien entre l’instrument et Galilée lui-même.
Les écrits de l’époque décrivaient l’appareil comme lent et paresseux, et c’est exact, puisqu’il utilise la densité changeante des liquides et le principe de la flottabilité pour mesurer la température extérieure. La flottabilité détermine si un objet flotte ou coule dans un liquide, expliquant ainsi comment les navires en acier flottent dans l’eau.

Il est en fait assez difficile de trouver un autre moyen plus beau que cet appareil pour mesurer la température, même s’il est vrai que les lectures sont assez précises et pas aussi bonnes que celles fournies par un thermomètre ordinaire.

Comment c’est fait

Fabriqué depuis la fin du XVIIe siècle, le thermomètre galiléen est constitué d’un cylindre de verre scellé, à l’intérieur duquel se trouve un liquide transparent et une série d’ampoules qui portent également un poids attaché.
Chacun des poids attachés à une ampoule est également marqué d’un numéro gravé et d’un symbole de degré. En ce qui concerne les poids, il s’agit en fait de contrepoids calibrés et chacun est différent des autres.
Une autre particularité qui rend cet instrument de mesure très attrayant est la couleur différente de chaque ampoule. Celle-ci est ajoutée de manière à ce que tous les liquides concernés aient la même densité, mais c’est aussi l’élément qui ajoute une attraction générale à ce qui est très certainement un thermomètre unique en son genre.

Comment fonctionne le thermomètre de Galilée ?

Vous vous rappelez peut-être de votre cours de sciences qu’un objet immergé dans un fluide subit deux forces différentes : la gravité qui le tire vers le bas et la flottabilité qui le pousse vers le haut. Dans le cas de ce thermomètre, la force de gravité est celle qui le fait fonctionner.

En plus d’être un bel objet en soi, le thermomètre de Galilée utilise les ampoules pour lire les températures, qui montent et descendent selon ces principes. L’idée de base est que, lorsque la température de l’air change, elle se transfère à la température du liquide qui entoure les ampoules, ce qui, par conséquent, modifie sa densité.
Chaque bulbe a le même volume et la même densité, donc la même ampleur de forces gravitationnelles et de flottaison agissent sur lui à un moment donné. Cependant, chacun de ces bulbes est également défini par la masse suspendue à sa base qui augmente le poids relatif du bulbe.

Cela signifie que l’effet de la gravité est également modifié par rapport aux autres. Lorsque la densité du fluide environnant change, la force de gravité parvient à surmonter la force de flottaison, faisant ainsi couler ou flotter les bulbes. Le principe est que lorsque la densité diminue, la force de flottaison fait de même.
La température de chaque bulbe reste constante, de sorte que lorsque la température du fluide environnant augmente, sa densité diminue. Comme la force de flottaison suit de la même manière, la gravité continue à tirer vers le bas et fait couler le bulbe.

Comment lire un thermomètre Galilée ?

À un moment donné, certaines bulles flottent tandis que d’autres coulent, et celle qui coule le plus indique en fait la température approximative de l’environnement.
Un petit thermomètre Galilée peut avoir une différence de 6 degrés Fahrenheit entre les bulbes, ce qui signifie qu’il existe une marge conséquente d’erreurs. La plupart des modèles couvrent des températures comprises entre 20 et 40 degrés Celsius, ce qui signifie qu’ils ne conviennent qu’aux espaces intérieurs chauffés ou climatisés.
Pour lire un thermomètre Galileo, il suffit de regarder l’ampoule la plus basse qui flotte et d’ignorer celles qui touchent le fond du récipient. Les ampoules qui flottent de manière neutre indiquent la température ambiante.

S’il n’y a pas de bulbe flottant dans l’espace formé par les bulbes enfoncés et ceux qui montent, il suffit d’utiliser le bulbe le plus bas de l’amas flottant pour lire la température. Ce thermomètre n’est certainement pas l’alternative la plus précise, mais c’est une façon très design de mettre en valeur quelques principes de base de la physique et d’avoir un bel objet pour décorer sa maison.

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