Pr. Sadok BEN JABRALLAH, Faculté des Sciences de … · 2020-06-16 · Journée Mondiale de la Métrologie. Tunis le 25 décembre 2019 03/05/2017 Pr. Sadok BEN JABRALLAH, • Faculté

Journée Mondiale de la Métrologie.Tunis le 25 décembre 2019

03/05/2017

Pr. Sadok BEN JABRALLAH,

• Faculté des Sciences de Bizerte(Université de

Carthage)

• Laboratoire d’Energétique et des Transferts Thermique et

Massique

S. Ben Jabrallah Journée Mondiale de la Métrologie-2019 Tunis, 25/12/2019

La température: rôle important dans la vie

03/05/2017S. Ben Jabrallah Journée Energies Renouvelables et Efficacité Energétique FSB, 2/5/2018S. Ben Jabrallah Journée Mondiale de la Métrologie-2019 Tunis, 25/12/2019

• La température est une des grandeurs les plus mesurées

Plus que 50% des mesures dans le monde

• La température est une grandeur « humaine »

• La température était repérée et avant d’être mesurée

Les échelles de température

03/05/2017S. Ben Jabrallah Journée Mondiale de la Métrologie-2019 Tunis, 25/12/2019

• Farenheit (1720): eau-glace-sel et ébullition de l'eauLe corps humain à 100°F

• Celsius (1741) : congélation et ébullition de l'eau: degré Celsius ou degré centigrade (échelle divisée par 100).

1) Trouver un intervalle entre deux points de référence

2) Lois thermodynamiques : nécessité d’une échelle de température ayant une limiteinférieure infranchissable (le zéro absolu)

• Lord Kelvin (19ème siècle) décale le zéro à -273,16 et garde le même intervalle pour chaque degré (on parlait de degré Kelvin)

Règles de conversion


Entre Fahrenheit et degré Celsius Entre degré Celsius et Kelvin

Unités du SI : Unités de base et interconnections


Système SI : Historique


Historique du Kelvin

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• Le Kelvin a été introduit en tant qu’unité de base en 1954, lors de 10ème

CIPM.

Définition (degré kelvin): Le kelvin, unité de température thermodynamique,

est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple

de l’eau. Il en résulte que la température thermodynamique du point triple

de l’eau est égale à 273,16 kelvins exactement, TTPW = 273,16 K.

• Le Kelvin a été introduit dans le SI en 1960 (date de l’adoption du SI)

• 1968 : on parle de « Kelvin » au lieu de « degré kelvin »

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Historique du Kelvin

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• En 2005: la définition du Kelvin se réfère à une eau d’une

composition isotopique définie par les rapports de quantité de

matière suivants : 0,000 155 76 mole de 2H par mole de 1H, 0,000

379 9 mole de 17O par mole de 16O et 0,002 005 2 mole de 18O par

mole de 16O .

• VSMOW: Vienna Standard Mean Ocean Water


Le kelvin: Mise en pratique


La définition du Kelvin

se base sur le point triple

de l’eau : le kelvin, unité

de température

thermodynamique, est la

fraction 1/273,16 de la

température

thermodynamique du

point triple de l'eau.

Le kelvin: Mise en pratique


Echelle Internationale de Température EIT-90


Il n’existe pas de thermomètre pouvant couvrir tout le domaine.Pour l’étalonnage, on utilise les points fixes de l’EIT-90:

Ce que l’on reproche à l’ancienne définition?


- la mise en pratique de la définition

actuelle repose de fait sur un artéfact. La

réalisation d’une cellule au point triple de

l’eau, dont la définition et les spécifications

ont évolué dans le temps, avec une

incertitude de réalisation non négligeable.

- La définition repose sur des

caractéristiques macroscopiques d’un

corps, ici l’eau.

- l’artéfact est un obstacle à l’innovation

Cellule du point triple de l’eau

Système SI : Mise en pratique des unités de base


C'est cette dernière voie qui est suivie en 2018

pour redéfinir quatre des unités de base du SI. Chaque

unité de base du SI sera définie à l’aide d’une constante

physique fondamentale.

Unités du SI : redéfinition en 2018


Unités du SI : redéfinition en 2018


Nouvelle définition du kelvin


Le kelvin, K, est l'unité thermodynamique de température ;

sa valeur est définie en fixant la valeur numérique de la

constante de Boltzmann à exactement 1,380 649

× 10−23 quand elle est exprimée en s−2 m2 kg K−1, ce qui

correspond à J.K−1

Conséquence immédiate :

Le kelvin, selon la nouvelle définition,devient relié aux unités de bases:- La seconde- Le mètre- Le kilogramme

Unités du SI


Détermination de la valeur de la Constante de Boltzmann (kB)


Différentes méthodes

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Détermination de kB


Le thermomètre acoustique

Le Kelvin : une nouvelle définition

03/05/2017

• Avantages de la nouvelle définition du Kelvin?

- Plusieurs étalons primaires seront distribués dans le monde

- Traçabilité sur de longues périodes- Etalonnage « CONTINU »: Plus

besoin de points fixes- Étalonnage pour les températures

extrêmes (basse et haute)- Amélioration des incertitudes sur

une large gamme de température allant de 0 à qqs milliers de K)


Thermomètre acoustique du LNE-Cnam/LCM


03/05/2017

• Conséquences de la nouvelle définition du Kelvin?

- Uniquement quelques personnes dans le monde vont se rendre compte du changement.

- Le reste des utilisateurs ne vont pas s’apercevoir du changement.


Thermomètre acoustique du LNE-Cnam/LCM

Système SI : nouvelle définition


La Conférence générale des poids et mesures (CGPM), à sa 26e réuniondécide qu’à compter du 20 mai 2019, le Système international d’unités, le SI, est le système

d’unités selon lequel :

− la fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamental de l’atome de césium 133 non

perturbé, Δν(Cs), est égale à 9 192 631 770 Hz,

− la vitesse de la lumière dans le vide, c, est égale à 299 792 458 m/s,

− la constante de Planck, h, est égale à 6,626 070 15 × 10−34 J s,

− la charge élémentaire, e, est égale à 1,602 176 634 × 10−19 C,

− la constante de Boltzmann, k, est égale à 1,380 649 × 10−23 J/K,

− la constante d’Avogadro, NA, est égale à 6,022 140 76 × 1023 mol−1,

− l’efficacité lumineuse d’un rayonnement monochromatique de fréquence 540 × 1012 Hz,

Kcd, est égale à 683 lm/W,





CONCLUSION


• Le travail continue pour réduire davantage les incertitudes de mesure des températures.

• Avec le temps, les échelles de température EIT-90 et PLTS-2000 (Provisional

Low-Temperature Scale of 2000) pourrait être abandonnées si des méthodes meilleures

et plus économiques sont jugées convenables

• Les NMI’s et l'industrie travaillent déjà ensemble pour chercher une meilleure solution

pour la mesure de la température dans un milieu hostile.

• On devrait s’attendre à des développements intéressants des méthodes de mesure

de température dans le domaine industriel dans le proche avenir.

• Un travail est attendu de toutes les parties prenantes pour la mise en pratique de l’unité

de température, le Kelvin.

Références biblioagraphiques


• Publications du BIPM

• Publications de la CIPM

• Publications du LNE-CNAM

• Publications LPL

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION.

Pr. Sadok BEN JABRALLAHFaculté des Sciences de Bizerte

(Université de Carthage)

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