Chapitre 10 – Température et capteurs thermiques | 2nde Bac Pro | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 18:30
Pendant une vague de chaleur, Météo-France place plusieurs départements en vigilance canicule. Karim, qui prépare un exposé pour le cours, relève la température de l'air sur l'application météo de sa ville toutes les trois heures. Il compare ensuite avec la température du bitume mesurée par un thermomètre infrarouge à 15 h.
Sur quelle échelle est exprimée la température sur la courbe du Document 1 ? Donne son unité et son symbole.
La température est exprimée sur l'échelle Celsius. L'unité est le degré Celsius, de symbole °C. C'est l'échelle utilisée dans la vie courante et par les services météo.
Par lecture graphique du Document 1, relève la température de l'air à 6 h et à 15 h.
À 6 h : θ = 21 °C. À 15 h : θ = 39 °C (point le plus haut de la courbe, en milieu d'après-midi).
À quel moment de la journée la température de l'air est-elle la plus élevée ? Cette valeur maximale dépasse-t-elle le seuil de vigilance canicule (≥ 38 °C) du Document 2 ?
Le maximum est atteint vers 15 h, avec 39 °C. Comme 39 °C ≥ 38 °C, le seuil de vigilance canicule est dépassé : la valeur dépasse le seuil de \(39 - 38 = \mathbf{1\ \text{°C}}\).
Convertis en kelvins (K) les deux températures de la Question 2, en utilisant la relation \( T(\text{K}) = \theta(\text{°C}) + 273 \).
À 6 h : \( T = 21 + 273 = \mathbf{294\ \text{K}} \).
À 15 h : \( T = 39 + 273 = \mathbf{312\ \text{K}} \).
On appelle amplitude thermique la différence entre la température maximale (15 h) et la température minimale de la journée (6 h). Calcule cette amplitude en °C, puis donne sa valeur en K.
Amplitude : \( 39 - 21 = \mathbf{18\ \text{°C}} \).
Une différence de température a la même valeur dans les deux échelles : \( \Delta T = \mathbf{18\ \text{K}} \). (En effet \( \Delta T(\text{K}) = \Delta\theta(\text{°C}) \), car le +273 disparaît dans une soustraction.)
À 15 h, le bitume de la route est à 52 °C (Document 2). Convertis cette température en kelvins, puis calcule de combien de degrés Celsius le bitume est plus chaud que l'air au même instant.
Conversion : \( T = 52 + 273 = \mathbf{325\ \text{K}} \).
Écart avec l'air (39 °C à 15 h) : \( 52 - 39 = \mathbf{13\ \text{°C}} \). Le bitume exposé au soleil est nettement plus chaud que l'air mesuré sous abri.
Le thermomètre de l'air est placé sous abri ventilé, tandis que la température du bitume est prise au thermomètre infrarouge. Explique pourquoi on n'utilise pas le même instrument dans les deux cas.
La température de l'air se mesure avec un thermomètre à sonde sous abri : l'abri évite le rayonnement direct du soleil qui fausserait la mesure, et la sonde est en contact avec l'air. Pour la route, on ne peut pas poser une sonde sur un revêtement brûlant, et la mesure doit être faite vite et à distance, sans marcher sur la chaussée : le thermomètre infrarouge sans contact mesure le rayonnement infrarouge émis par la surface et donne la température du bitume à distance, instantanément.
Rédige une phrase de conclusion répondant à la problématique : indique à quel moment et de combien le seuil de vigilance a été dépassé, et précise quel instrument convient pour l'air et lequel pour la route.
Exemple de réponse : « Le seuil de vigilance canicule (38 °C) a été dépassé vers 15 h, où l'air atteignait 39 °C, soit 1 °C au-dessus du seuil. La température de l'air se mesure avec un thermomètre à sonde sous abri (294 K à 6 h, 312 K à 15 h), tandis que la température de surface du bitume (52 °C, soit 325 K) se mesure sans contact avec un thermomètre infrarouge. »
Le « zéro absolu » est la température la plus basse possible : 0 K. Combien vaut-il en °C ? Une température de l'air peut-elle, elle, descendre en dessous de 0 °C ? Et en dessous de 0 K ?
Le zéro absolu vaut \( 0 - 273 = \mathbf{-273\ \text{°C}} \). La température de l'air peut descendre sous 0 °C (gel, hiver) : l'échelle Celsius admet des valeurs négatives. En revanche, on ne peut jamais descendre sous 0 K : c'est la borne minimale, où toute agitation thermique cesse. Les températures en kelvins sont donc toujours positives.
Réponse à la problématique : le seuil de vigilance canicule (38 °C) a été dépassé vers 15 h, l'air atteignant 39 °C (soit 1 °C au-dessus du seuil) ; on mesure l'air avec un thermomètre à sonde sous abri et la surface de la route avec un thermomètre infrarouge sans contact.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (la température, échelles °C et K) et §2 (mesure de la température, instruments) de la leçon Ch10.
Source du contexte : seuils et bonnes pratiques de mesure inspirés de la vigilance canicule de Météo-France (abri météorologique normalisé à 1,5 m). Valeurs numériques illustratives.