Si l'on calibre différents types de thermomètres, par exemple un thermomètre à mercure et un thermomètre à alcool, leurs échelles ne sont identiques qu'à 0 ° C (ou 32 ° F) et 100 ° C (ou 212 ° F). Si l'on utilise ces deux thermomètres pour mesurer la température ambiante, les températures affichées ne seront pas nécessairement les mêmes. Il se peut que le thermomètre à mercure indique 48 ° C, tandis que le thermomètre à alcool indique 46 ° C. Cela s'explique par la différence de dilatation entre le mercure et l'alcool. Il en va de même pour d'autres types de thermomètres, comme les thermomètres bimétalliques. L'échelle de température ainsi déterminée dépend fortement des propriétés des matériaux utilisés.
L' échelle de température établie à l'aide d'un thermomètre classique présentant des inconvénients, nous avons besoin d'un thermomètre étalon. Ce dernier nous permet d'établir une échelle de température plus précise sans dépendre des propriétés du matériau.
Le thermomètre à gaz à volume constant est un thermomètre quasi parfait . Son principe de fonctionnement est le suivant : le volume du gaz reste constant. Lorsque la température augmente, la pression du gaz augmente également.
Les tubes 1 et 2 contiennent du mercure. Le volume de gaz est maintenu constant en ajustant la hauteur du tube 2 afin que le niveau de mercure dans le tube 1 soit toujours au repère. Si la température augmente, la pression du gaz dans le tube augmente également. Il faut donc surélever le tube 2 pour que le volume de gaz reste constant. La pression du gaz peut être déterminée en mesurant la hauteur (h) de la colonne de mercure dans le tube 2. Pour une mesure manuelle, il suffit de se rappeler qu'une colonne de mercure de 760 mm de haut correspond à une pression de 1 atm (1 atmosphère). Les thermomètres à gaz à volume constant sophistiqués intègrent un manomètre. Le récipient contenant le gaz est également conçu pour que son volume reste constant. Ainsi, seule la variation de pression est mesurée.
Pour étalonner un thermomètre à gaz à volume constant, on peut mesurer la pression du gaz à deux températures. Prenons par exemple les températures de congélation et d'évaporation. Les thermomètres à gaz à volume constant sont étalonnés à une pression de 1 atm. Voici les étapes à suivre pour étalonner un thermomètre.
Tout d'abord, la bouteille de gaz est placée dans un récipient contenant de la glace et de l'eau. Le volume de gaz étant maintenu constant, il faut abaisser le tuyau 2 afin que le niveau de mercure dans le tuyau 1 reste au point de référence. Si le volume de gaz n'a pas varié, notez la hauteur de la colonne de mercure (h) dans le tuyau 2. Utilisez h pour calculer la pression. Si vous utilisez un thermomètre à gaz à volume constant sophistiqué, la bouteille de gaz est directement immergée dans le récipient contenant de la glace et de l'eau. Un manomètre est déjà présent. Notez la pression du gaz (appelons-la pression 1 ou P₁ ).
Deuxièmement, On insère une bouteille de gaz dans un récipient contenant de l'eau chauffée. Pour maintenir un volume de gaz constant, on remonte le tuyau 2 de sorte que le niveau de mercure dans le tuyau 1 reste au point de référence. Si le volume de gaz demeure inchangé, on note la hauteur de la colonne d'eau. 
Mercure (h) dans le tuyau 2. Utiliser h pour calculer la pression du gaz (appelons-la pression 2 ou P).2)
Troisièmement , créez un graphique illustrant la relation entre la pression et la température. Voir l'exemple ci-dessous.
P₁ représente la pression du gaz à la température de fusion (0 ° C) et P₂ sa pression à la température d'ébullition (100 ° C). Tracez une ligne reliant le point d'intersection de P₁ avec 0 ° C et le point d'intersection de P₂ avec 100 ° C. À partir du graphique, même en ne connaissant que la pression du gaz, la température peut être facilement déterminée, voire prédite.
Échelle Kelvin
Si la ligne oblique du graphique ci-dessus coupe l'axe des températures (T / C), alors lorsque la pression du gaz est nulle, sa température est de -273,15 ° C. On pourrait penser que la température du gaz à pression nulle varie selon la nature du gaz contenu dans le tube du thermomètre à volume constant. Or, les expériences montrent que, quelle que soit la nature du gaz, lorsque la pression s'annule, la température est toujours de -273,15 ° C. On peut donc utiliser cette température comme référence (également appelée zéro absolu). Ce zéro absolu est connu sous le nom d'échelle absolue ou échelle Kelvin. Kelvin est le nom du regretté Lord Kelvin (1824-1907), physicien britannique.
Sur cette échelle, la température est exprimée en kelvins (K), et non en degrés Kelvin (oK). L'intervalle entre les degrés est le même que sur l'échelle Celsius, mais la valeur zéro est décalée à 0 K. Donc 0 K = -273,15 oC et 273,15 K = 0 oC. La température en degrés Celsius peut être convertie en degrés Kelvin en ajoutant 273,15. De même, la température en degrés Kelvin peut être convertie en degrés Celsius en soustrayant 273,15.
T (K) = T (oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Exemple de question 1.40 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 000 + 10 000
T = 293K
Exemple de question 2. 80 ° F = …. K
