Degré Fahrenheit
English: Fahrenheit

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Thermomètre à alcool à double échelle de mesure.
°F vs °C.

Le degré Fahrenheit (symbole : °F) est une unité de mesure de la température, proposée par le physicien allemand Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724[1]. Historiquement, dans cette échelle, le point zéro était la température de fusion d'un mélange eutectique de chlorure d'ammonium et d'eau, et le point 96 était la température du corps humain. Fahrenheit vérifia que le point de solidification de l’eau était de 32 degrés et son point d’ébullition de 212 degrés.

Aujourd'hui, l'échelle Fahrenheit est calée sur l'échelle Celsius par la relation :

Utilisation

  • Pays utilisant l'échelle des degrés Fahrenheit.
  • Pays utilisant l'échelle des degrés Celsius.
Thermometer CF.svg

L’échelle de Fahrenheit est aujourd'hui utilisée aux États-Unis, au Bélize, aux Îles Caïman, et au Liberia. Au Canada, elle est, selon les coutumes, utilisable à titre d'échelle complémentaire[2]. Dans les autres pays du Commonwealth, où elle était largement utilisée, elle a été remplacée par l'échelle Celsius au cours de la seconde moitié du e siècle[3].

Historique

Définition initiale

Fahrenheit a décidé de définir son échelle par deux températures de référence[4]:

  • une température basse, qu'il définit en laboratoire comme la température de solidification d’un mélange eutectique d’un volume égal de chlorure d’ammonium et d’eau (aquae & salis armoniaci). Cette température correspondrait initialement à la plus basse qu’il ait mesurée durant l'hiver de 1708 à 1709 dans sa ville natale de Dantzig ;
  • une température haute, celle d'un homme en bonne santé, prise sous l'aisselle ou dans la bouche (in ore vel sub axillis hominis in statu sano).

Il divisa d'abord cet intervalle en 12 unités avant de se raviser et de subdiviser chacune de ces unités en 8 degrés. La différence entre les deux températures de référence est dès lors fixée à 12 × 8, soit 96 degrés (°F).

Fahrenheit observa que, dans son échelle, l’eau gèle, à pression atmosphérique normale, à 32 degrés et bout à 212 degrés[5], soit une différence de 180 degrés.

Alignement sur les changements d'état de l'eau

Quelque temps après la mort de Daniel Fahrenheit, on constata que les points de solidification et d’ébullition de l'eau pure dans son échelle auraient été légèrement différents de 32 °F et 212 °F, respectivement. Il fut alors décidé de recalibrer l’échelle en prenant les valeurs 32 °F et 212 °F comme points de solidification et d’ébullition de l’eau pure.

Alignement sur le Système international

L'échelle Fahrenheit actuelle est définie par une stricte correspondance avec l'échelle Kelvin du Système international d'unités de mesure :

  • le zéro absolu (0,00 K) est à −459,67 °F, et
  • un écart de température de 5 K est égal à un écart de 9 °F.

Dans cette échelle, le point de fusion de la glace, sous pression atmosphérique normale, est à 32,0016 °F, et le point d'ébullition à 211,9710 °F.

Conversion en degrés Celsius

Pour convertir en degrés Celsius une température donnée en degrés Fahrenheit, il suffit de soustraire 32 et de diviser par 1,8 (9/5 = 1,8) le nombre ainsi obtenu.

Pour 50 °F, on obtient : 50 − 32 = 18, puis 18/1,8 = 10 ; donc 50 °F = 10 °C.

Une bonne approximation pour convertir des °F en °C : (T°F -32)/ 2 + 10%

Exemple : (50-32)/2 + 10% = 9,9°C

Quelques températures notables

Températures remarquables
°F°CCommentaire
–40,000–40,000
0,000–17,778,000Température la plus basse que Gabriel Fahrenheit ait pu mesurer en laboratoire
32,0000,000Point de fusion de la glace sous 1,01325 bar
98,60037,000Température approximative du corps humain
100,04038,000
211,95599,975Point d’ébullition de l’eau (valeur précise) à la pression atmosphérique dite normale
212,000100,000Point d’ébullition de l’eau (valeur usuelle approchée) à la pression atmosphérique dite normale

Quelques points d'alignement Fahrenheit/Celsius

Points remarquables pour l’alignement des graduations
°F°CCommentaire
-459,67,000−273,15 ,000Point du zéro absolu
–40,000–40,000Point remarquable pour l’équivalence exacte des échelles
5,000–15,000
14,000–10,000
23,000– 5,000
32,0000,000Point de fusion de la glace
41,0005,000
50,00010,000
59,00015,000
68,00020,000
77,00025,000
86,00030,000
95,00035,000
100,00038,000Température normale approximative du corps humain
104,00040,000
113,00045,000
122,00050,000
131,00055,000
140,00060,000
149,00065,000
158,00070,000
167,00075,000
176,00080,000
185,00085,000
194,00090,000
203,00095,000
212,000100,000Point d’ébullition de l'eau

Conversions dans d'autres échelles de température

Degrés Fahrenheit
Kelvin[K] = ([°F] + 459,67) · 5/9[°F] = [K] · 9/5 − 459,67
Celsius[°C] = ([°F] − 32) · 5/9[°F] = [°C] · 9/5 + 32
Rankine[°Ra] = [°F] + 459,67[°F] = [°Ra] − 459,67
Réaumur[°Ré] = ([°F] − 32) · 4/9[°F] = [°Ré] · 9/4 + 32
Newton[°N] = ([°F] − 32) · 11/60[°F] = [°N] · 60/11 + 32
Rømer[°Rø] = ([°F] − 32) · 7/24 + 7,5[°F] = ([°Rø] − 7,5) · 24/7 + 32
Delisle[°De] = (212 − [°F]) · 5/6[°F] = 212 − [°De] · 6/5

Référence culturelle

Le livre de Ray Bradbury « Fahrenheit 451 » sur le totalitarisme est ainsi nommé car c’est à 451 °F (≃234 °C) que le papier s’enflamme et se consume. Le personnage principal de cette histoire est un « pompier » dont le rôle est précisément de brûler les livres déclarés illégaux pour empêcher la propagation d'idées subversives au régime en place[6].

Notes et références

  1. (en) Robert T. Balmer, Modern Engineering Thermodynamics, Academic Press, (ISBN lire en ligne), p. 9
  2. Loi sur les poids et mesures - Ministère de la Justice du Canada, Titre 4 (5)
  3. (en) « Metric usage and metrication in other countries », U.S. Metric Association,
  4. Fahrenheit, Daniele Gabr. (1724) "Experimenta & observationes de congelatione aquæ in vacuo factæ a D. G. Fahrenheit, R. S. S" (Expériences et observations sur la congélation de l'eau dans le vide par D. G. Fahrenheit, R. S. S.),Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 33, no. 382, page 78 (March-April 1724). Cité et traduit en anglais dans http://www.sizes.com:80/units/temperature_Fahrenheit.htm
  5. Fahrenheit, Daniele Gabr. (1724) "Experimenta circa gradum caloris liquorum nonnullorum ebullientium instituta" (Expériences sur le degré de chaleur de différents liquides en ébullition), Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 33 : 1–3. Traduction en anglais disponible sur https://web.lemoyne.edu/giunta/fahrenheit.html
  6. « Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736) » [PDF], sur Université de technologie de Compiègne (consulté le 9 août 2014)

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