Passer du thermoscope au thermomètre est l’occasion de comprendre que le 0 sur l’échelle Celsius n’est pas un vrai zéro au sens physique (comme 0 kilogrammes pour la masse ; 0 mètres pour la longueur ; 0 litre pour un volume ; etc.). C’est un zéro arbitraire : c’est un choix qui a été fait sur base du passage de l’eau de l’état liquide à l’état solide. Au contraire de la masse, de la longueur et du volume, qui ne peuvent pas prendre de valeur négatives, ici, pour l’échelle Celsius, la température peut prendre des valeurs négatives.
Bien sûr, il existe une échelle de température avec une véritable zéro. C’est l’échelle Kelvin.
/!\ Deux autres difficultés peuvent être anticipées /!\
- Même pour des températures négatives sur l’échelle Celsius, un objet peut être plus chaud qu’un autre. -10°C est plus chaud que -18°C, même si ce sont des températures qui sont ressenties comme froides toutes les deux.
- Le 0°C n’est pas le point de passage entre les températures ressenties comme chaudes (qui seraient au-dessus du 0°C) et celles ressenties comme froides (qui seraient en-dessous du 0°C).
Comment passer du thermoscope au thermomètre ?
- Lors d’un petit labo, on peut identifier les températures où il y a un changement d’état, ce qui permet de parler de : liquéfaction, fusion, solidification comme changements d’état.
- Placer ces premiers repères sur le thermoscope et faire le parallèle avec les valeurs choisies au Thermomètre de Six (O°C – 100°C) : voilà comment les valeurs de 0 et 100 ont été fixées selon l’échelle Celsius !
- Maintenant, faire des mesures de la température extérieures, à différents endroits de la cour par exemple.
- Transposer ces mesures sur un graphique, un tableau simple et à double entrée. C’est l’occasion d’apprendre à lire ces traces !
- Avec de l’eau salée, on peut mettre en évidence des températures sous le 0°C en phase liquide : ce n’est pas un vrai zéro.
- Notion de minima et maxima (et donc le prolongement vers les nombres négatifs).
Idée supplémentaire : on peut questionner les élèves sur un exemple de la vie courante, celui du salage des routes et des trottoirs. Pourquoi fait-on cela en hiver ?
Pour faire de cette question une véritable activité scientifique, les élèves vont concevoir des expériences permettant de vérifier à quelles températures gèlent d’autres liquides que l’eau claire : l’eau salée, l’huile, etc. Cela permettra à nouveau de comprendre que le 0°C est une valeur arbitraire fixée la solidification de l’eau claire et sur l’échelle Celsius ; cette valeur ne correspond pas à l’absence de chaleur !
D’autres activités :