Inventaire des instruments scientifiques anciens
dans les établissements publics

Thermomètre à air de Dulong et Petit
Inscription : L.GOLAZ, CONSTR, 2 RUE DES FOSSES ST JACQUES, PARIS 1876.

Verre, fer, laiton tourné, gravé et verni. Hauteur 50 cm, lycée Jacques Decour, lycée Janson de Sailly. Très peu d'exemplaires subsistent, manque ici une cuve de verre devant contenir du mercure, qui se place sous l'appareil. Les coefficients de dilatation des gaz étant beaucoup plus grands que ceux des liquides, les thermomètres à gaz, en général, sont préférables aux thermomètres à liquides, du point de vue de la sensibilité. L'appareil de Regnault qui servit pour déterminer le coefficient de dilatation des gaz peut également être employé comme thermomètre à air. Plusieurs appareils, élaborés par différents savants et chercheurs du XIXe siècle portent ce nom, mais s'expérimentent de façons très diverses. On peut citer par exemple le thermomètre à vapeur d'iode de Deville & Troost, pour des mesures de températures élevées. Le thermomètre de Dulong & Petit est la plus ancienne expérience du genre et précéda même celles de Regnault. Le réservoir de verre prolongé par un tube coudé, qui, sur la photo, est placé entre trois colonnettes inclinées, a été préalablement placé dans le milieu dont on veut déterminer la température. Il est mis en communication, par un raccord de caoutchouc, avec une série de tubes desséchants, communiquant eux mêmes avec une pompe pneumatique à main.

On fait un grand nombre de fois le vide, en laissant chaque fois rentrer l'air très lentement: après le dernière rentrée d'air, on met, pendant quelques instants, l'air intérieur en communication avec l'atmosphère; on ferme alors au chalumeau la pointe du tube coudé. On prend alors soin de noter la pression d'un baromètre. On a ainsi le tube plein d'air sec, à la température T, et sous la pression H de l'atmosphère.

Ainsi le tube est donc transporté et renversé sur le support tripode et maintenu par une tige filetée, de sorte que l'extrémité coudée du tube plonge dans la cuve à mercure, dont le niveau est connu. On a fait à l'avance un trait de lime au voisinage de la pointe, de manière à permettre de la détacher à l'aide d'une pince: le mercure pénètre dans le tube et s'élève à une certaine hauteur dans le réservoir.

On environne celui-ci de glace fondante, contenue dans un manchon ou un tissu placé sur le plateau muni d'un tube d'évacuation d'eau. Au bout d'une heure environ, on ferme de nouveau la pointe en y amenant la petite cuiller de fer remplie de cire molle. On note à cet instant la hauteur H' du baromètre et, après avoir enlevé la glace qui entoure le réservoir, on mesure au cathétomètre la hauteur h du mercure soulevé. La vis à deux pointes aide à repérer ce niveau, comme dans un baromètre fixe de Fortin, avec une grande précision. On enlève alors le tube coudé de son support, avec le mercure qui y a pénétré, et on le pèse: soit P' son poids. On l'emplit complètement de mercure à O°C, et on le pèse de nouveau; soit P le poids trouvé.

Enfin, on a déterminé, avant l'expérience, le poids p de l'enveloppe de verre seule. Au moment de la première fermeture, le volume de l'air à T degrés était égal au volume de l'enveloppe , c'est à dire (P - p) / D . (1 + kT), en désignant par D le poids spécifique du mercure à O°C, et par k le coefficient de dilatation cubique du verre; la pression était alors H. Au moment de la seconde fermeture, le volume de cette même masse d'air était (P - P') / D; la pression était H' - h. En ramenant chacun de ces volumes à O°C et à la pression de 760 millimètres de mercure, puis en égalant les deux expressions, on a:
(P - p') / D . H / 760 . (1 + kT) / (1 + *T) =  (P - P') / D . (H' - h) / 760,
équation dont on tire la valeur de l'inconnue T, sachant que * est le coefficient de dilatation cubique de l'air (soit 0,00375 ou encore sa valeur approchée 1 / 273).

Source Drion, Ch. & Fernet, E. Traité de physique élémentaire Paris Masson 1880, pp.214-215
Mots clé: Applications des dilatations des gaz à la définition et mesure précise des températures, température, thermomètre, coefficients de dilatation, pression atmosphérique, loi de Mariotte.