S. m. (Physique) c'est un instrument qui sert à faire connaître, ou plutôt à mesurer les degrés de chaleur et de froid. Voyez CHALEUR et THERMOSCOPE.

Un paysan hollandais, nommé Drebel, passe pour avoir eu au commencement du XVIIe siècle la première idée de cet instrument.

Il y a différentes sortes de thermomètres, dont voici les constructions, les défauts, les théories, etc.

Ancienne construction d'un thermomètre dont l'effet dépend de la raréfaction de l'air. Dans un tuyau B C, Pl. de Pneumatique, fig. 3. n °. 2. auquel est attachée une boule de verre A B, on met une quantité d'eau commune, mêlée d'eau régale, pour empêcher qu'elle ne se gèlel'hiver ; on ajoute à cette mixtion une teinture de vitriol, dissous pour la rendre verte. En emplissant le tuyau, il faut avoir soin de laisser dans la boule et dans le tuyau, assez d'air pour qu'il puisse remplir précisément la boule au plus fort de l'hiver, lorsque l'air se trouve le plus condensé, et qu'il ne puisse point chasser du tuyau toute la liqueur dans les plus fortes chaleurs de l'été, lorsque l'air est au plus haut degré de sa raréfaction. A l'autre extrémité du tuyau est attachée une autre boule de verre C D, ouverte du côté de l'air en D : des deux côtés du tuyau on applique une échelle, ou une platine E F, sur laquelle on marque les degrés, ou un certain nombre de lignes également distantes les unes de autres.

Dans cet état, quand l'air qui environne le tuyau devient plus chaud, l'air renfermé dans la boule et dans le haut du tuyau venant à se dilater, chasse la liqueur dans la boule inférieure, et par conséquent fait descendre la liqueur : au contraire, quand l'air qui environne le tuyau devient plus froid, l'air renfermé dans la boule venant à se condenser, fait monter la liqueur. Voyez RAREFACTION et CONDENSATION.

Ancienne construction du thermomètre avec du vif-argent. C'est de la même manière et avec les mêmes précautions, que l'on met une petite quantité de mercure ou de vif-argent, qui n'excède point l'épaisseur d'un pais, dans un tuyau B C, fig. 4. n °. 2. que l'on coude en plusieurs endroits, afin qu'on puisse le manier plus aisément, et qu'on risque moins de le casser ; on divise ce tuyau en un certain nombre de parties égales, qui servent d'échelle. Dans cet état, les différentes approches du mercure vers la boule A, marqueront les accroissements ou les différents degrés de chaleur.

Les défauts de ces deux thermomètres consistent en ce qu'ils sont sujets à recevoir les impressions d'une double cause ; car ce n'est pas seulement l'augmentation de la chaleur, mais aussi une augmentation du poids de l'athmosphère, qui peut faire monter la liqueur dans le premier, et le mercure dans le second de ces thermomètres ; et d'un autre côté ce peut être la diminution du poids, aussi-bien que la diminution de la chaleur de l'athmosphère, qui fera descendre la liqueur et le mercure dans les deux thermomètres. Voyez BAROMETRE.

Construction du thermomètre commun ou de Florence. Les académiciens del Cimento ayant remarqué les inconvéniens, ou défauts des thermomètres ci-dessus, ils essayèrent d'en construire un autre par le moyen duquel ils se flattaient de mesurer les degrés de chaleur et de froid de l'air, par la raréfaction et condensation de l'esprit de vin ; quoique la raréfaction et condensation de cette liqueur soit moins considérable que celle de l'air, et que par conséquent les variations dans les degrés de chaleur doivent y être beaucoup moins sensibles.

Voici la construction de leur thermomètre.

Sur quelques petits morceaux de turmeric, qui est une sorte de racine dont on se sert pour guérir la jaunisse, on verse une certaine quantité d'esprit de vin rectifié, pour lui donner une teinture rouge ; ensuite on filtre plusieurs fois l'esprit de vin par un papier gris, afin que les particules grossières de la racine se séparent de la liqueur. De cet esprit de vin ainsi teint et préparé, on emplit une boule de verre A B, fig. 5. n °. 2. et un tuyau B C, et afin que tout l'esprit de vin ne descende point dans la boule pendant l'hiver, il est à-propos de mettre cette boule dans un petit tas de neige mêlée de sel : ou si cet instrument se fait pendant l'été, on met la boule dans de l'eau de source impregnée de salpêtre, afin que l'esprit de vin étant extrêmement condensé, on puisse voir à quel point il s'abaissera dans le plus fort de la gelée.

Si l'esprit-de-vin monte à une trop grande hauteur au-dessus de la boule, il faut en ôter une partie ; et afin que le tuyau ne soit pas excessivement long, il est à-propos de mettre la boule, remplie de son esprit-de-vin, dans de l'eau bouillante, et de marquer le point le plus éloigné où monte pour-lors l'esprit-de-vin.

C'est à ce point que le tuyau doit être fermé hermétiquement par la flamme d'une lampe ; et des deux côtés du tuyau on applique une échelle comme aux autres thermomètres.

L'esprit-de-vin étant susceptible d'une raréfaction et d'une condensation considérables, il se dilate à mesure qu'augmente la chaleur de l'air qui l'environne, et par conséquent il monte dans le tuyau ; de même à mesure que diminue la chaleur de l'air, l'esprit-de-vin descend dans le tuyau, et l'on voit sur l'échelle de combien de degrés il a monté ou descendu d'un jour à l'autre.

Si on n'a pas soin de faire sortir de la liqueur tout l'air qu'elle contient, ce qui est extrêmement difficile, il faut laisser de l'air dans la partie supérieure du tube. Car autrement si elle se trouve sans air, la liqueur ne manquera pas de se séparer en divers endroits à cause de l'air qui se trouve dans les interstices de ses parties. Or si on laisse de l'air dans la partie supérieure du tube, cet air produit un autre inconvénient ; car en vertu de sa pesanteur il doit tendre en en-bas, et empêcher par conséquent la liqueur de monter ; ou si la liqueur monte, elle doit comprimer l'air, et augmenter par conséquent son élasticité.

Comme l'expérience a fait connaître qu'un moindre degré de chaleur se communique plus aisément à l'esprit-de-vin qui est dans la boule, que ne fait un plus grand degré de chaleur, les raréfactions de l'esprit-de-vin ne sont pas proportionnelles aux causes qui les produisent.

Il parait donc que le thermomètre de Florence, quoiqu'il soit fort en usage, ne donne rien moins qu'une mesure exacte du froid et du chaud. A quoi l'on peut ajouter ce que dit le docteur Halley dans les Transactions philosophiques, savoir, qu'il a appris de ceux qui avaient gardé longtemps de l'esprit-de-vin, que cette liqueur perd à la longue une partie de sa vertu expansive.

De plus le verre n'est pas moins dilaté par la chaleur que la liqueur, et le froid les condense l'un et l'autre ; par conséquent lorsque la liqueur est chaude elle ne monte pas si haut qu'elle monterait, si la boule et le tube avaient toujours la même capacité. Par la même raison la liqueur descend moins lorsqu'elle est froide, qu'elle ne ferait si le verre ne se condensait pas. On ne peut donc savoir au juste quel est l'effet de la chaleur sur la liqueur seule. C'est ce qu'on remarque fort sensiblement quand on vient à plonger un thermomètre dans une liqueur très-froide ou très-bouillante ; car dans le premier cas la liqueur commence par monter, parce que le verre est condensé avant la liqueur, et quand la condensation parvient jusqu'à la liqueur elle redescend ; dans le second cas, par une raison contraire, la liqueur commence par baisser à cause de la dilatation du verre, et elle remonte ensuite.

Un autre défaut considérable de ce thermomètre et des autres, c'est que ces thermomètres ne peuvent point être comparés entr'eux. A la vérité ils marquent les différents degrés de chaud et de froid, mais chacun ne les marque que pour lui-même et à sa façon particulière. De plus ils ne partent point de quelque point fixe de chaleur ou de froid, et c'est encore un défaut commun à tous les thermomètres. Il en est de ces instruments comme de deux pendules, qui pour n'avoir point été réglées d'abord sur l'heure du soleil, marqueront à la vérité qu'il y a une, deux, ou plusieurs heures de passées, mais ne marqueront point l'heure précise du jour ou du soleil. D'ailleurs quand la liqueur a monté d'un degré dans deux thermomètres différents, nous ne pouvons pas être assurés que tous les deux aient reçu la même impression d'une chaleur égale et additionnelle, puisqu'il se peut faire que l'esprit-de-vin ne soit pas le même dans l'un et dans l'autre, et qu'à proportion que cet esprit est plus ou moins rectifié, il montera plus ou moins dans le tuyau par le même degré de chaleur.

Ce n'est pas encore tout, car en réglant les degrés des thermomètres, on juge de l'égalité de l'élévation de l'esprit-de-vin par l'égalité de la longueur du tuyau, en supposant que les diamètres du tuyau sont égaux dans toute sa longueur, ce qui arrive très-rarement ; mais il y a tant d'irrégularités dans l'intérieur, qu'une certaine longueur de tuyau demande quelquefois pour être remplie, le double de liqueur qu'il faut pour emplir un autre tube de même longueur et de même diamètre ; ce qui ne vient que des inégalités d'épaisseur des parois des tuyaux, et des éminences et cavités qui se trouvent toujours aux surfaces intérieures, mais surtout de ce qu'ils sont presque toujours plus épais à une des extrémités qu'ils ne le sont à l'autre.

C'est pour cela que les comparaisons des thermomètres sont si défectueuses et si difficiles à faire ; cependant ce qu'il y a de plus curieux et de plus intéressant dans l'usage des thermomètres, c'est le résultat de ces comparaisons ; car c'est par ce moyen que l'on peut connaître le degré de chaud ou de froid d'une autre saison, d'une autre année, d'un autre climat, et quel est le degré de chaud ou de froid que peuvent supporter les hommes et les animaux.

M. de Réaumur a inventé un thermomètre nouveau, et qu'il assure être exempt des défauts ci-dessus mentionnés. La principale propriété de ce thermomètre est de servir à comparer les différents degrés de chaleur à des mesures connues, comme la dilatation et la condensation d'une liqueur quelconque, telle que l'esprit-de-vin.

Pour connaître les degrés de dilatation ou de condensation de l'esprit-de-vin, il ne s'agit que de mesurer l'accroissement ou la diminution de son volume, par rapport au volume qu'il avait dans un certain état dont on est convenu. M. de Réaumur prend pour cet état celui de la liqueur quand elle est environnée d'eau qui commence à se glacer, ou plutôt de neige ou de glace pilée qui commence à se fondre. M. de Réaumur commence par graduer le tuyau en y versant de l'eau et du vif-argent, au moyen de différentes petites mesures qu'il assure être très-exactes, ensuite il vide le tuyau, et le remplit d'esprit-de-vin jusqu'à environ un tiers de la longueur au-dessus de la boule : alors il plonge la boule dans la glace, la liqueur descend jusqu'à un certain endroit où elle demeure stationnaire ; et l'on ajoute ou l'on ôte ce qu'il faut d'esprit-de-vin pour que le terme de la congélation soit précisément à l'endroit qui marque 1000 parties. Quand le point de la congélation est ainsi déterminé, on chasse le peu d'air qu'il y a dans le tuyau, et on le scelle hermétiquement. Ensuite on écrit d'un côté 0 au point de la congélation, et au-dessus les nombres 1, 2, 3, 4, etc. qui doivent exprimer les degrés de chaleur ; de même au-dessous en allant vers la boule, on écrit 1, 2, 3, 4, etc. qui marque les degrés de froid. De l'autre côté du tuyau, vis-à-vis 0, on écrit 1000, et tant au-dessous qu'au-dessus les nombres 1001, 1002, 1003, etc. qui marquent les degrés de condensation ou de raréfaction de la liqueur.

Il est absolument nécessaire de se servir du même esprit-de-vin pour avoir des thermomètres qui soient comparables étant construits sur ces principes ; et comme il s'en trouve qui ont différents degrés de dilatabilité, M. de Réaumur a choisi celui dont le volume étant 1000 à la congélation, devient 1080 par la chaleur de l'eau bouillante. Voyez les mém. de l'ac. royale des Sciences, ann. 1730, p. 645. hist. p. 15. item 1731. p. 354. hist. p. 7.

Malgré toutes ces précautions, M. Musschenbroeck pense que le thermomètre de M. de Réaumur est encore sujet à plusieurs des défauts du thermomètre de Florence, savoir que l'esprit-de-vin perd à la longue sa vertu expansive ; que le verre se dilate aussi-bien que la liqueur, qu'en général les thermomètres à esprit-de-vin ne peuvent servir que pour mesurer de petits degrés de chaleur ; car aussi-tôt que la liqueur commence à bouillir, ils ne peuvent plus marquer. Or l'esprit-de-vin rectifié bout un peu plus tôt que l'eau, de sorte que l'on ne peut découvrir à l'aide de ce thermomètre quel est le degré de chaleur de l'eau qui bout, et encore moins celui d'une plus grande chaleur, comme celle de l'huîle bouillante, du savon bouillant, du mercure qui bout, etc. enfin ils ne peuvent marquer quelle peut-être la chaleur des métaux fondus. Voilà les objections de M. Musschenbroeck contre ce thermomètre, que nous nous contentons simplement de rapporter, sans nous en rendre garants, et sans prétendre rien ôter à M. de Réaumur de l'utilité de sa découverte.

Plusieurs auteurs ont proposé diverses méthodes pour trouver un point fixe ou un degré de froid et de chaud, afin de régler sur ce degré les autres degrés, et de pouvoir comparer les observations faites dans les mêmes temps, ou dans des temps différents, et en différents endroits.

Quelques-uns marquent l'endroit où se trouve la liqueur dans l'hiver quand l'eau commence à se geler, comme aussi dans l'été quand le beurre mis auprès de la boule du thermomètre commence à se fondre ; ils divisent l'espace intermédiaire en deux parties égales, dont le point du milieu, suivant leur façon de compter, répond à la chaleur tempérée ; et ils subdivisent chaque moitié en dix degrés, ajoutant encore quatre autres degrés égaux à chacune des deux extrémités. Mais cette méthode suppose que le même degré de chaud et de froid répond à la congélation de toutes sortes d'eaux et à la fonte de toutes sortes de beurres ; comme aussi que toutes sortes de thermomètres reçoivent les mêmes impressions du même degré de chaleur, quoique toutes ces suppositions soient contraires à l'expérience.

D'autres proposent de mettre la boule du thermomètre dans une certaine quantité de neige et de sel, et de marquer le point où s'arrête la liqueur ; ensuite on descend le thermomètre dans une cave profonde où l'air extérieur ne saurait pénétrer ; de sorte que la liqueur recevant l'impression d'un air tempéré, puisse marquer le degré de la chaleur tempérée. Enfin on divise l'espace intermédiaire en quinze ou plusieurs parties égales, ce que l'on continue de faire au-delà de chaque extrémité : mais cette méthode est sujette aux mêmes inconvénients que la précédente.

Le docteur Halley prend pour un degré fixe de chaleur celui où l'esprit-de-vin commence à bouillir ; mais il y a lieu de soupçonner que cet expédient n'a pas plus de justesse que les autres, quoique M. Amontons s'arrête comme lui au degré de chaleur qui répond à l'eau bouillante pour faire l'échelle de son thermomètre de mercure ; mais comme les différentes gravités spécifiques des eaux marquent une différence dans leur masse et dans leur texture, il est très-probable que la chaleur de toutes sortes d'eaux bouillantes n'est pas la même, de sorte que le point fixe reste encore indéterminé.

M. Musschenbroeck parait préférer à tous les autres thermomètres ceux qui sont faits avec du mercure, qui, selon lui, a beaucoup d'avantages sur l'esprit-de-vin ; car on peut l'avoir pur, il reste toujours le même quoiqu'on l'ait gardé pendant plusieurs années, et il se raréfie toujours également quelque vieux qu'il sait. M. Musschenbroeck prétend que le principal défaut de ces thermomètres est celui de la dilatation et de la condensation du verre qu'on ne saurait empêcher. Il propose cependant différents expédiens pour remédier à ce défaut ; on en peut voir le détail dans le chapitre du feu de son essai de physique. Cependant il n'ose assurer que ce thermomètre ait encore toute la perfection que l'on peut désirer. Mais il le croit supérieur à tous les autres. Les thermomètres de mercure les plus en usage aujourd'hui sont celui de Farenheit et celui de M. Delisle. Ces thermomètres diffèrent du thermomètre de Florence, 1°. en ce qu'on s'y sert de mercure bien purgé d'air, au-lieu d'esprit-devin ; 2°. en ce que le tuyau de verre est capillaire et fort étroit, et se termine non par une boule, mais par une bouteille cylindrique, d'une capacité proportionnée au diamètre du tuyau ; 3°. en ce que les divisions y sont beaucoup plus exactes, surtout dans le thermomètre de M. Delisse ; car on ne marque point ces divisions par des parties égales sur la longueur du tuyau, attendu les inégalités intérieures qui peuvent être au-dedans ; mais on verse successivement dans le tuyau une petite quantité de mercure qui est toujours la même, et qui occupe plus ou moins d'espace en longueur dans le tuyau, selon que le tuyau est moins ou plus large en-dedans ; c'est par ce moyen qu'on parvient à graduer les thermomètres. Ceux qui désireront un plus grand détail sur ce sujet, peuvent consulter l'essai de Physique de Musschenbroeck, les miscellanea Berolinensia, tom. IV. p. 343. et l'appendice qui est à la fin des leçons de physique de M. Cottes, traduites en français, et imprimées à Paris en 1742. (O)

On a encore donné depuis quelques années le nom de thermomètre à une machine composée de deux métaux, qui en même temps qu'elle indique les variations du froid et du chaud, sert à compenser les erreurs qui en résultent dans les horloges à pendule.

M. Graham, illustre membre de la société royale de Londres, fut un des premiers qui tenta de remédier aux erreurs qu'occasionnent dans les horloges à pendule, les contractions ou dilatations des métaux, par les différents degrés de chaud et de froid qu'ils éprouvent. Voyez METAL. Il imagina pour cet effet de mettre en place de la lentille un tuyau contenant du mercure, afin que ce fluide se dilatant, ou se contractant par le chaud ou par le froid, il s'élevât ou s'abaissât dans le tube, et fit par-là monter ou descendre le centre d'oscillation précisément de la même quantité dont il serait descendu ou monté, par l'allongement de la verge du pendule.

L'auteur, apparemment, n'a pas tiré de son invention tout l'avantage qu'il aurait pu désirer, car il n'en a point fait usage dans la pendule que messieurs les académiciens ont porté au nord.

Pour parvenir au même but, M. le Roy se sert d'un moyen tout différent, et sans-doute préférable. Il place perpendiculairement à l'horizon, sur le coq, ou autrement dit la potence qui porte le pendule, un tuyau de cuivre T Y (Voyez COQ, et nos Pl. d'horl.), long de 54 pouces, dans lequel passe une barre d'acier de même longueur ; celle-ci porte par son extrémité supérieure sur le bout du tuyau, et par l'inférieure elle est attachée aux ressorts de suspension. R R, en telle sorte que le poids du pendule ne fait effort sur la potence, qu'après avoir agi sur la barre et sur le tube ; par ce moyen la chaleur allongeant le tube de laiton plus que la barre d'acier qu'il contient, elle fait monter le pendule dans la fente du coq, et le raccourcit autant qu'il allonge, par le surcrait de cette chaleur, ce qui produit une exacte compensation.

L'effet que je viens de décrire, se manifeste par un index E auquel l'extrémité inférieure de la barre fait parcourir les divisions d'un limbe.

Les métaux de même nom n'étant pas toujours entièrement semblables, et l'expérience prouvant que les différentes espèces de cuivre jaune s'allongent plus ou moins par la chaleur, selon la quantité de pierre calaminaire ou autres ingrédiens qui entrent dans leur composition : il est à propos de rapporter ici la méthode que M. le Roy met en usage pour rendre la longueur de son tube proportionnelle à celle de sa verge : on pourra juger par-là de l'exactitude qu'on doit attendre de sa construction.

Outre l'index dont nous avons parlé, M. le Roy en place un second de même genre, en I, au bas du pendule, le plus près que l'on peut de son centre d'oscillation, en sorte qu'il puisse être mu par l'extrémité de sa verge. Il échauffe ensuite beaucoup l'endroit où cet appareil est situé ; s'il voit que l'index inférieur ne se meuve point, tandis que le supérieur parcourt les divisions de son limbe, il conclut que le tuyau a fait autant remonter la lentille, qu'elle est descendue par l'allongement ; si au-contraire il aperçoit qu'il se meuve, il allonge ou raccourcit le tuyau, selon le chemin que l'index inférieur a pris.

Quelquefois aussi il met deux tubes l'un dans l'autre, et après avoir attaché des lames de fer au bas de celui du dedans destiné à porter la barre où sont fixés les ressorts de suspension, il le fait soutenir sur celui du dehors par l'extrémité supérieure du tuyau intérieur ; par ce moyen, la hauteur du tube est diminuée de moitié. Voyez SUSPENSION.

Plusieurs personnes, d'après ce thermomètre, inventé en 1738, en ont imaginé d'autres, où ils ont combiné en différentes manières des verges de cuivre et d'acier pour produire le même effet ; mais on peut dire que de toutes les méthodes qui ont été mises en usage, celle de M. le Roy est incontestablement la meilleure, tant par sa simplicité que par sa solidité : car rien n'est plus propre à soutenir un fardeau, que le tube ; cependant pour ne rien laisser à désirer, j'en rapporterai une seconde qui a été inventée par M. Ellicott, célèbre horloger de Londres, elle pourrait être utîle dans le cas où l'on voudrait suspendre le pendule sur des couteaux ; et dans celui ou la longueur du tuyau précédent pourrait causer quelque embarras, par rapport à la disposition des lieux, où la pendule devrait être située : selon cette nouvelle méthode, au haut de la verge d'acier du pendule, on en attache une autre de laiton de même longueur ; elle est comme on voit contenue dans la largeur de la verge d'acier, son extrémité s'appuie sur les bouts des leviers E X adaptés à la verge d'acier, et mobîle autour des points I ; sur les extrémités X des leviers, portent les bouts des vis VV, qui tiennent à la lentille T T T T creuse en dedans. D'après cette description, on en comprendra facilement l'effet, car la verge de cuivre l, l, etc. s'allongeant par la chaleur plus que celle d'acier, pressera en E sur les bouts des leviers X E, et fera par conséquent monter un peu la lentille, au moyen des vis V V, dont les extrémités peuvent approcher plus ou moins près du centre I : on a la facilité de varier l'effet de la verge l, l, l, en allongeant ou raccourcissant le bras du levier I X.

THERMOMETRE