Degré Fahrenheit

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 solidification 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 Fahrenheit.

Pour les articles homonymes, voir Fahrenheit (homonymie).

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

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 Fahrenheit et l'échelle des degrés Celsius.
  • Pays utilisant l'échelle des degrés Celsius.

L’échelle de Fahrenheit est aujourd'hui utilisée aux États-Unis, au Bélize, aux Îles Caïmans, 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 XXe 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 ou d'une femme en bonne santé (en l'occurrence sa femme[5]), prise sous l'aisselle ou dans la bouche (in ore vel sub axillis hominis in statu sano). Il s'agirait aussi de la température du sang d'un cheval.

Il divisa d'abord cet intervalle en douze unités avant de se raviser et de subdiviser chacune de ces unités en huit 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[6], 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.

Ces températures de l'eau serviront en 1742 à définir le degré Celsius.

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 32,001 6 °F, et le point d'ébullition à 211,971 0 °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 est : (T(°F) − 32)/2 + 10 %.

Exemple : (50 − 32)/2 + 10 % = 9,9 °C.

Conversion en degrés Fahrenheit : .

Quelques températures notables
Températures remarquables
°F °C Commentaire
−40,000 −40,000 Point remarquable pour l’équivalence exacte des échelles.
0,000 −17,778 Température la plus basse que Gabriel Fahrenheit ait pu mesurer en laboratoire.
32,000 0,000 Point de fusion de la glace sous 1,013 25 bar.
98,600 37,000 Température approximative du corps humain.
100,040 38,000
211,955 99,975 Point d’ébullition de l’eau (valeur précise) à la pression atmosphérique dite normale.
212,000 100,000 Point 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 °C Commentaire
−459,67 −273,15 Point du zéro absolu.
−40,00 −40,00 Point remarquable pour l’équivalence exacte des échelles.
5,00 −15,00
14,00 −10,00
23,00 −5,00
32,00 0,00 Point de fusion de la glace.
41,00 5,00
50,00 10,00
59,00 15,00
68,00 20,00
77,00 25,00
86,00 30,00
95,00 35,00
100,00 38,00 Température normale approximative du corps humain.
104,00 40,00
113,00 45,00
122,00 50,00
131,00 55,00
140,00 60,00
149,00 65,00
158,00 70,00
167,00 75,00
176,00 80,00
185,00 85,00
194,00 90,00
203,00 95,00
212,00 100,00 Point 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

Références culturelles
  • Le livre de Ray Bradbury, Fahrenheit 451, sur le totalitarisme, est ainsi nommé car c’est à 451 °F (233 °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[7].
  • Le quatrième album de la chanteuse américaine Suzanne Vega a pour titre 99.9F°.
  • Dans le titre Don't Stop Me Now de Queen, le chanteur fait référence au degré Fahrenheit (« […] 200 degrees, that's why they call me Mister Fahrenheit […] »).

Notes et références
  1. (en) Robert T. Balmer, Modern Engineering Thermodynamics, Academic Press, , 801 p. (ISBN 978-0-12-374996-3, 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, p. 78 (mars-avril 1724), cité et trad. en anglais.
  5. « Points de référence ».
  6. 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, trad. en anglais disponible.
  7. « Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736) » [PDF], sur université de technologie de Compiègne (consulté le ).
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