Voir la source de Température

{{Voir homonymes|Température (homonymie)}}
{{Infobox Grandeur physique
 | nom            = Température
 | image          = Pakkanen.jpg
 | upright        = .7
 | légende        = Un thermomètre gradué en degrés Celsius indiquant une température diurne hivernale de {{tmp|-17|°C}}.
 | unités         = [[kelvin]] (K)
 | autres unités  = [[degré Fahrenheit]], [[degré Celsius]]
 | symbole        = ''T''
 | unités de base = 
 | dimension      = {{dimension|kg=|m=|s=|A=|K=1|mol=|cd=}}
 | extensive      = non
 | intensive      = 
 | conservative   = 
 | nature         = scalaire
 | expressions    =
 | valeur         = 
}}

La '''température''' est une [[grandeur physique]] mesurée à l’aide d’un [[thermomètre]] et étudiée en [[thermométrie]]. Dans la vie courante, elle est reliée aux [[Sens (physiologie)|sensations]] de [[froid]] et de [[Chaleur (sensation)|chaud]], provenant du [[transfert thermique]] entre le corps humain et son environnement. En [[physique]], elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’[[énergie thermique|agitation thermique]] des particules (en [[théorie cinétique des gaz]]), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs [[Système physique|systèmes]] ou à partir de l’[[Entropie (thermodynamique)|entropie]] (en [[thermodynamique]] et en [[physique statistique]]). La température est une variable importante dans d’autres disciplines : [[météorologie]] et [[climatologie]], [[médecine]], et [[chimie]].

L’échelle de température la plus courante est le [[degré Celsius]], dans laquelle la glace (formée d'eau) fond à {{tmp|0|°C}} et l'eau bout à environ {{tmp|+100|°C}} dans les [[Conditions normales de température et de pression|conditions standard de pression]]. Dans les pays utilisant le [[Unités de mesure anglo-saxonnes|système impérial (anglo-saxon)]] d’unités, on emploie le [[degré Fahrenheit]], tel que la glace fond à {{unité|+32|°F}} et l'eau bout à {{unité|+212|°F}}. L’unité du [[Système international d'unités]] (SI), d’utilisation scientifique et définie à partir du [[zéro absolu]], est le [[kelvin]]<ref>Nom commun dérivé du nom de [[William Thomson (Lord Kelvin)]].</ref> dont la [[Graduation (repère)|graduation]] est identique à celle des [[degré centigrade|degrés centigrades]].

== Définition ==
=== Origine physique ===
[[Fichier:Translational motion.gif|vignette|L'[[Énergie thermique|agitation thermique]] des molécules d'un gaz donne un aperçu de leur température.]]

La température ne peut être définie que pour des objets composés de nombreuses particules qui interagissent fortement : un [[atome]] seul n'a pas de température<ref>{{Lien web |langue=en |titre=How quantum fields could be used to break low-temperature records |url=https://phys.org/news/2021-07-quantum-fields-low-temperature.html |site=phys.org |consulté le=2021-08-03}}.</ref> et un gaz extrêmement [[vide (physique)|raréfié]] (dans lequel les chocs des [[molécule]]s contre les parois sont plus fréquents que les chocs entre molécules) non plus.

Les particules qui composent la [[matière]] ([[molécule]]s ou [[atome]]s) sont perpétuellement en mouvement et possèdent donc une certaine [[énergie cinétique]]. La température est une mesure indirecte du degré d'agitation microscopique des particules. Par ailleurs, un espace vide de matière mais dans lequel de la [[lumière]] se propage contient lui aussi de l'énergie. Dans de bonnes conditions<ref>Lorsque le rayonnement est en état d'équilibre thermodynamique.</ref>, on peut associer une température à ce rayonnement qui mesure l'énergie moyenne des particules qui le constituent. Un exemple important de rayonnement thermique est celui du [[corps noir]] dont un exemple est donné par les [[étoile]]s dont le rayonnement révèle la température des atomes qui sont à sa surface.

Lorsque deux corps entrent en contact, ils échangent spontanément de l'[[énergie thermique]] : l'un des deux corps a des particules qui ont plus d'énergie cinétique. En les mettant en contact, les chocs entre particules font que cette énergie cinétique microscopique se transmet d'un corps à l'autre. C'est ce transfert d'énergie qui, en [[physique|sciences physiques]], est appelé [[transfert thermique|chaleur]].

Pour les gaz, la [[Théorie cinétique des gaz|théorie cinétique]] définit la température comme suit :
:<math>T = \frac{1}{3k_B}\int(\vec{v}-\vec{U})^2\,p(\vec{v})\,\mathrm d\vec{v}</math>
où :
* <math>k_B</math> est la [[constante de Boltzmann]],
* <math>\vec{v}</math> la vitesse des particules,
* <math>\vec{U}</math> le champ de vitesse macroscopique (la vitesse moyenne),
* <math>p(\vec{v})</math> la densité de probabilité des vitesses,
* <math>\mathrm d\vec{v}</math> le « volume » infinitésimal (dans l'espace des vitesses) au voisinage de <math>\vec{v}</math>.

Ces transferts d'énergie mènent spontanément à un état d'[[équilibre thermique]] où les deux corps en présence ont la même température.

=== Vocabulaire ===
Dans les domaines de la [[physique]] et de la [[chimie]], il est courant de parler de ''température ordinaire'' pour une température courante, moyenne. Par exemple, on dit « l'eau est liquide à la température ordinaire ». Mais cette dénomination n'est pas très formalisée et la valeur de la ''température ordinaire'' est rarement précisée (le plus souvent évaluée de manière commune de {{tmp|18|25|°C}}).

La [[température normale]] signifie en général le 0 de l'échelle courante : c'est le plus souvent {{tmp|0|°C}}.

=== Quelques ordres de grandeur ===
{{Article détaillé|Ordres de grandeur de température}}

=== En thermodynamique ===
{{Article détaillé|Température thermodynamique}}

En [[thermodynamique]], la température est définie à partir de l'[[énergie (physique)|énergie]] totale d'un système (appelée dans ce contexte [[énergie interne]]) et du nombre d'états que celui-ci peut posséder pour une valeur fixée de cette énergie, qui est donnée par la notion d'[[Entropie (thermodynamique)|entropie]]. On parle alors de [[température thermodynamique]], qui se mesure en [[kelvin]]s (de symbole K) et dont le minimum est le [[zéro absolu]], inaccessible en pratique du fait de propriétés [[Mécanique quantique|quantiques]]. Le record de {{unité|450|[[Pico (préfixe)|p]]K}} (soit {{unité|0.45|[[nano|n]]K}} ou {{unité|0.00000000045|K}}), c'est-à-dire {{tmp|-273.14999999955|°C}}, est atteint en 2003<ref>{{en}} [http://web.mit.edu/newsoffice/2003/cooling.html MIT team achieves coldest temperature ever].</ref> au laboratoire de recherches du {{lang|en|[[Massachusetts Institute of Technology]]}} (MIT) par une équipe codirigée par le prix Nobel de physique [[Wolfgang Ketterle]].

Dans certaines expériences de physique, le calcul de la température au moyen de sa [[température thermodynamique#Définition théorique de la température thermodynamique|définition thermodynamique]] peut exceptionnellement aboutir à des valeurs négatives. Ces valeurs négatives sont extrêmement faibles (de l'ordre de quelques picokelvins à quelques nanokelvins). Elles apparaissent dans la mesure de certains systèmes quantiques très particuliers dont l'entropie, après avoir atteint un maximum, se met à ''diminuer'' à mesure qu'on leur ajoute encore de l'énergie<ref>{{Ouvrage|langue=en|prénom1=Norman F.|nom1=Ramsey|lien auteur1=Norman Ramsey|titre=Spectroscopy with coherent radiation : selected papers of Norman F. Ramsey with commentary|lieu=Singapore ; River Edge, N.J.|éditeur=[[World Scientific]]|année=1998|pages totales=417|isbn=978-981-02-3250-4|oclc=38753008|lire en ligne=https://books.google.com/books?id=D0ZqDQAAQBAJ|collection=World Scientific series in 20th century physics |tome=21}}.</ref>{{,}}<ref>{{lien web|langue=en|url=http://ltl.tkk.fi/triennial/positive.html |titre=Positive and negative picokelvin temperatures}}.</ref>. Le signe moins traduit donc le fait que la variation utilisée dans la formule s'est inversée. Les échantillons pour lesquels on mesure de telles [[Température négative|températures absolues négatives]] ne sont pas « plus froids » que le zéro absolu puisqu'ils fourniraient de la chaleur à tout autre système qui viendrait à leur contact. Les températures absolues négatives ne signifient pas non plus que la température est passée à un moment quelconque par le zéro absolu, {{Citation|ce dernier restant impossible à atteindre}}<ref>[[Roger Balian]], « Vrai ou faux, une température absolue peut-elle être négative ? », ''[[Pour la science]]'', mars 2013, {{n°|425}}, {{p.|19}}.</ref>.

== Mesure et contrôle de la température ==
=== Mesure ===
{{Article détaillé|Thermométrie}}

==== Techniques de mesure ====
{{colonnes|taille= 20|
* [[Capteur#Température|Capteur thermométrique]]
* [[Pyromètre]]
* [[Thermoscope]]
* [[Thermomètre]]
* [[Thermomètre à résistance de platine]]
* [[Thermocouple]]
* [[Thermomètre infrarouge]]
* [[Thermistance]]
* [[Thermomètre à minimum et maximum]]
}}

=== Contrôle ===
* [[Thermostat]]
* [[Climatisation]]
* [[Réfrigération]], [[Réfrigérateur]], [[Froid industriel]], [[Production du froid]]
* [[Bain thermostaté]], [[Étuve de laboratoire]], [[Four]]{{etc.}}
* [[Cryogénie]], [[Cryostat]]

== Échelles de température ==
=== Histoire ===
Pour créer une échelle de température, les scientifiques de l'Antiquité ont recherché deux cas opposés, le « froid » et le « chaud »<ref name=PetiteHistoire>{{Lien web|titre=Petite histoire des échelles de température|url=https://archi7.net/J34/index.php/notions/77-petite-histoire-des-echelles-de-temperature|site=archi7.net|consulté le=18-3-2019}}.</ref>.

En [[1720 en science|1720]], le scientifique allemand [[Gabriel Fahrenheit]] invente le [[thermomètre à mercure]] et l'utilise pour définir l'[[Degré Fahrenheit|échelle Fahrenheit]], dans laquelle {{unité|32|°F}} correspond à la température minimale et {{unité|212|°F}} au maximum<ref name=PetiteHistoire/>.

En [[1741 en science|1741]], le physicien suédois [[Anders Celsius]] invente la gamme Celsius, qui comprend cent intervalles, les [[Degré Celsius|degrés Celsius]] (notés « °C »). Dans cette échelle, {{tmp|0|°C}} est la température la plus basse, qui correspond au point de congélation de l'eau et {{tmp|100|°C}} est la plus élevée, qui correspond au point d'[[ébullition]] de l'eau<ref name=PetiteHistoire/>.

À la fin du {{s-|XIX}}, le scientifique britannique [[William Thomson (Lord Kelvin)|Lord Kelvin]] suggère l’idée de créer une échelle où le zéro serait le point le plus bas, c'est-à-dire où la température ne pourrait pas baisser davantage : le [[zéro absolu]]. Les physiciens savent que cette température existe à {{tmp|-273.15|°C}}, ce qui, une fois atteint, ne permettait pas aux [[atome]]s de bouger. Ainsi, le « zéro » est pris à {{tmp|-273.15|°C}}. Cette nouvelle convention est officialisée en [[1960 en science|1960]]<ref name=PetiteHistoire/>.

<gallery>
Fahrenheit small.jpg|[[Gabriel Fahrenheit]].
Anders Celsius.jpg|[[Anders Celsius]].
Lord Kelvin photograph.jpg|[[William Thomson (Lord Kelvin)|Lord Kelvin]].
</gallery>

=== Différentes échelles ===

{| class="wikitable" style="float: right; margin: 0; margin-left: 1em; margin-bottom: 0.5ex; text-align: center"
|+ Comparaison des échelles de température Celsius, Fahrenheit et Kelvin :<br>[[zéro absolu]], points de [[Point de fusion|fusion]] de la glace et d'[[Point d'ébullition|ébullition]] de l'eau<br>
dans les conditions de pression standard
! scope=row | Échelle
! scope="col" | [[Degré Celsius|°C]]
! scope="col" | [[Degré Fahrenheit|°F]]
! scope="col" | [[Kelvin|K]]
|-
! scope="row" | [[Zéro absolu]]
| {{nb|-273,15}}
| {{nb|-459,67}}
| 0
|-
! scope="row" | [[Point de fusion|Fusion]]
| 0
| +32
| +273,15
|-
! scope="row" | [[Point d'ébullition|Ébullition]]
| {{nb|+99,9839}}
| +212
| {{nb|+373,1339}}
|}

L'unité légale de température dans le [[Système international d'unités|Système international]] est le '''[[kelvin]]''' de symbole « {{unité|K}} » (à noter l'absence du symbole « ° » car ce n'est pas une échelle de mesure). Il existe d'autres systèmes de mesures antérieurs et toujours utilisés : les échelles Celsius, centigrade, Fahrenheit et Rankine.

==== Kelvin ====
{{Article détaillé|Kelvin}}
Le kelvin est défini à partir du [[point triple]] de l'eau : un kelvin est égal à {{nobr|1/273,16 fois}} la température du point triple de l'eau<ref name="BIPM">[http://www.bipm.fr/fr/si/si_brochure/chapter2/2-1/kelvin.html Bureau International des Poids et Mesures].</ref>. Le [[zéro absolu]], correspondrait à la limite à une absence totale d'agitation microscopique et à une température de {{tmp|-273.15|°C}} ; mais on ne peut jamais l'atteindre (considérer que l'entité physique est plutôt 1/{{mvar|T}}, et on ne peut jamais atteindre l'infini). Cette unité permet de définir une échelle absolue des températures.

==== Degré Celsius ====
{{Article détaillé|Degré Celsius}}
C'est le kelvin auquel on retire {{unité|273.15|K}}<ref name="BIPM"/>. Son unité est le [[Degré Celsius|°C]]. Elle est une simple translation de l'échelle absolue (voir ci-après). La température du point triple de l'eau y a donc pour valeur {{tmp|0.01|°C}}.

==== Échelles centigrades ====
{{Article détaillé|Degré centigrade}}
L'échelle de mesure est telle que 0 et 100 sont fixés. Elle est appelée « centigrade » car les deux points de référence sont distants de 100°. Entre les deux, c'est la dilatation du mercure qui définit l'échelle.
:Par exemple dans l'échelle centigrade, le zéro correspond à la température de la glace fondante et {{nobr|100 degrés}} centigrades correspond à la température d'ébullition de l'eau sous une pression d'une [[Atmosphère (unité)|atmosphère]].

==== Échelle Fahrenheit ====
{{Article détaillé|Degré Fahrenheit}}
Son symbole est « °F ». Elle attribue une plage de {{unité|180|°F}} entre la température de solidification de l'eau et sa température d'ébullition. On la déduit de l'échelle Celsius par une [[fonction affine]] (voir ci-après). Elle fixe le point de solidification de l'eau à {{unité|+32|°F}} et le point d'ébullition à {{unité|+212|°F}}.

==== Échelle Rankine ====
{{Article détaillé|Échelle Rankine}}
C'est une simple [[homothétie]] de l'échelle absolue avec un {{nobr|facteur 9/5}} (voir ci-après).

==== Conversion ====
Le tableau ci-dessous résume les formules permettant de convertir une température entre les différentes échelles.

{| class="wikitable centre" style="border:5px #E00; background-color:#FFFFFF" width="50%"
!
! scope=col | À partir de :
! scope=col | Kelvin
! scope=col | Celsius
! scope=col | Fahrenheit
! scope=col | Rankine
! scope=col | Réaumur
|-
|
| <math>T_{\mathrm{Kelvin}} =~</math>
| <math>T_{\mathrm K}~</math>
| <math>T_{\mathrm C} + 273,15~</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm F}+459,67)</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,T_{\mathrm{Ra}}</math>
| <math>\tfrac{5}{4}\,T_{\mathrm{Re}} + 273,15~</math>
|-
|
| <math>T_{\mathrm{Celsius}} =~</math>
| <math>T_{\mathrm K} - 273,15~</math>
| <math>T_{\mathrm C}~</math>
| <math>\tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm F}-32)</math>.
| <math>\tfrac{5}{9}\,(T_{\mathrm{Ra}}-491,67)</math>
| <math>\tfrac{5}{4}\,T_{\mathrm{Re}}</math>
|-
|
| <math>T_{\mathrm{Fahrenheit}} =~</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm K} - 459,67</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm C} + 32 </math>
| <math>T_{\mathrm F}~</math>
| <math>T_{\mathrm{Ra}}-459,67~</math>
| <math>\tfrac{9}{4}\,T_{\mathrm{Re}} + 32 </math>
|-
|
| <math>T_{\mathrm{Rankine}} =~</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm K}</math>
| <math>\tfrac{9}{5}\,T_{\mathrm C} + 491,67</math>
| <math>T_{\mathrm F}+459,67~</math>
| <math>T_{\mathrm{Ra}}~</math>
| <math>\tfrac{9}{4}\,T_{\mathrm{Re}} + 491,67</math>
|-
|
| <math>T_{\mathrm{Reaumur}} =~</math>
| <math>\tfrac{4}{5}\,(T_{\mathrm K} - 273,15)</math>
| <math>\tfrac{4}{5}\,T_{\mathrm C}</math>
| <math>\tfrac{4}{9}\,(T_{\mathrm F}-32)</math>
| <math>\tfrac{4}{9}\,(T_{\mathrm{Ra}}-491,67)</math>
| <math>T_{\mathrm{Re}}~</math>
|}

==== Comparaison des échelles de température ====
{{Comparaison des échelles de température}}

== Spécificité de différentes disciplines ==
=== Météorologie ===
Dans le domaine de la [[météorologie]], la température de l'[[Atmosphère terrestre|atmosphère]] s'écrit souvent ''T''°. À proximité du sol, elle est prise sous un abri, le plus courant est l'[[abri Stevenson]], à deux mètres du sol. Elle se mesure également en altitude à l'aide de [[radiosonde]]s. Deux types de températures sont mesurées:

* La ''température de l'air'' qui correspond à la température classique donnée par un thermomètre protégé de l'humidité et des radiations ;
* La ''température du [[point de rosée]]'', ou [[température du thermomètre mouillé]], est prise avec un thermomètre sur lequel de l'eau s'évapore. Classiquement, le thermomètre est recouvert d'une mousseline mouillée que l'on ventile (maintenant remplacé par une [[cellule à point de rosée]]). La perte d'énergie de l'évaporation dépend de l'[[humidité relative]] de l'air ce qui fait que la température du point de rosée est inférieure à la température de l'air, la rattrapant seulement lorsque l'air est saturé (100 % d'humité).

L'instrument utilisé pour mesurer simultanément températures sèche et humide est le [[Hygromètre#Psychromètre|psychromètre]]. Sur un diagramme de l'[[air humide]], la courbe de température constante est une droite verticale.

D'autre part, le vent et l'humidité font varier la [[température ressentie]] par le corps. Des indices ont été développés pour rendre compte de cette sensation. Il y a le [[refroidissement éolien]] pour exprimer la perte de chaleur sous l'effet du vent et plusieurs indices ([[indice humidex]] ou [[indice de chaleur]]) pour l'effet de [[wikt:moiteur|moiteur]] lors de [[canicule]]s. Bien que les valeurs de ces indices soient choisies pour ressembler à une température, elles n'ent sont pas.

Voir aussi :
* [[Amplitude thermique]]
* [[Records de température sur Terre]]
* [[Point de givrage]]

=== Biologie et médecine ===
* Animaux [[homéotherme]]s, [[poïkilotherme]]s
* [[Température corporelle]]
En ce qui concerne la qualité de l'air intérieur et la santé des individus, une température bien réglée est fondamentale. En effet, trop élevée, elle favorise le développement d'[[acariens]] et de [[moisissure]]s<ref>{{lien web|langue=fr|url=http://www.unesco.org/webworld/ramp/html/r8809f/r8809f04.htm |titre=Les moisissures}}.</ref>. Bien réglée, elle permet de faire des économies énergétiques et indirectement financières non négligeables<ref>{{lien web|langue=fr|url=http://www.arcaa.info/vous-informer/journ%C3%A9e-de-la-qualit%C3%A9-d-air-2015.html |titre=Les conseils de vos médecins pour votre air intérieur}}.</ref>

=== Physique ===
Il existe de nombreuses définitions de la température dès que l'objet considéré n'est pas à l'équilibre thermique. On repère par des noms caractéristiques diverses températures signalant un changement brutal de propriétés d'un corps. Voir {{page h|Température (homonymie)}} pour plus de détails.

=== Sociopsychologie ===
Selon la culture, la chaleur de l'environnement, d'un habitat, de vêtements, d'objets ou de la nourriture évoque différentes choses et favorise différents comportements sociaux. Les mots « chaleureux » ou « froid » ou des expressions telles que « à mains froides cœur chaud » montrent l'importance sous-jacente de la chaleur dans les interactions humaines.

Des expériences ont montré qu'un sujet tenant une tasse de café chaud tend à trouver les autres plus chaleureux et attentionnés que s'il tient un café glacé. Il offrira plus volontiers un cadeau à son entourage après avoir tenu un café chaud, alors qu'il tendra à s'occuper de lui après avoir tenu un café glacé<ref>{{en}} Lawrence E. Williams et John A. Bargh, ''Experiencing Physical Warmth Promotes Interpersonal Warmth'', ''[[Science (revue)|Science]]'', 24 octobre 2008, {{Vol.}}322, {{numéro|5}}, 901, {{p.}}606-607, {{doi|10.1126/science.1162548}}.</ref>.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets|wikt=température|wikiquote=température}}

=== Articles connexes ===
{{colonnes|nombre=2|
* {{page h|Chaleur}}
* [[Température thermodynamique]]
* [[Zéro absolu]]
* [[Température négative]]
* [[Transfert thermique]]
* [[Chauffage]]
* [[NF X 15-140]]
* [[Principe d'équivalence temps-température]]
* [[Quotient photothermique]]
* [[Sonde de température]]
}}

=== Liens externes ===
{{Liens}}

{{Palette|Données et variables météorologiques|Temps (météorologie)|Échelles thermométriques}}
{{Portail|physique|chimie|météorologie|énergie}}

[[Catégorie:Thermodynamique atmosphérique]]
[[Catégorie:Concept en physique]]
[[Catégorie:Température|*]]
[[Catégorie:Données et variables météorologiques]]