Température et énergie thermique
Mesure des températures - Questions à se poser avant la mesure

1.1 Relation température-énergie

La métrologie des températures, à l'évidence une des plus utiles qui soit, est une illustration extraordinaire de la nécessité de compréhension fondamentale rationnelle des phénomènes qui sont souvent d'abord appréhendés par nos sens. Communément, la notion de « température » nous apparaît avec celle de chaud et de froid. Les premiers « thermoscopes » étaient d'ailleurs gradués en domaines « très chaud, chaud, tempéré, froid et très froid » [1]  [2]  [7].

En thermodynamique, la température fut introduite en 1824 avec la notion de « machine thermique parfaite » décrite par un cycle de Carnot, où un rapport de températures est défini par un rapport d'énergies. La thermodynamique abstraite, que l'on peut déduire des principes, décrit les phénomènes mais ne les explique pas ; la structure de la matière elle-même peut être ignorée.

La physique statistique a une démarche différente et fait apparaître certaines grandeurs, telles que l'énergie et l'entropie, de manière plus concrète. En physique statistique, la température thermodynamique T n'intervient que sous la forme du produit kT (k constante de Boltzmann). C'est un paramètre d'essence purement mathématique, permettant de décrire la distribution de l'énergie thermique parmi les différents degrés de liberté associés au système étudié [3]. Le produit kT a la dimension d'une énergie ; par conséquent, si l'on pose que k est sans dimension et égal à 1, la mesure de la température sera une énergie. Cette démarche aboutit au même...