Questions aux experts

Le mercure est un métal liquide qui se dilate lorsqu'on le chauffe. En mesurant le volume d'une masse donnée de mercure, il est donc possible de mesurer la température. Pratiquement, de petites variations de volumes sont mises en évidence dans un tube très fin : le capillaire du thermomètre. Une faible dilatation entraîne alors un grand déplacement (donc facilement observable) de la colonne de mercure dans ce tube.
Le mercure n'est pas, loin s'en faut, le seul corps à posséder cette propriété. Mais il présente plusieurs avantages qui ont conduit à répandre son usage thermométrique.
1°) Sa gamme de travail est très étendue et commode de -38°C (température de congélation) à plusieurs centaines de °C

2°) Il ne mouille pas les parois de verre : après s'être dilaté, il se rétracte sans coller à la paroi du capillaire ; il ne monte pas dans le tube par capillarité.
Cette propriété est très importante.
3°) Son coefficient de dilatation est assez élevé pour un métal : 0,017 2 % par degré.

L'alcool (rougi par un colorant pour être visible) est un bon liquide thermométrique : température de congélation très basse, coefficient de dilatation assez élevé pour un liquide : 0,11 % par degré. Son usage est limité vers les hautes températures (à cause de sa vaporisation). De plus, ce liquide "colle" un peu aux parois des capillaires qui ne doivent donc pas être trop fins pour que l'alcool ne monte pas par capillarité et pour qu'il redescende lorsque la température diminue. Du fait de ces capillaires assez gros, les thermomètres à alcool ne sont jamais aussi précis que les thermomètres à mercure (il n'y avait pas de thermomètre médical à alcool).

L'emploi des thermomètres à mercure doit être évité (ils sont d'ailleurs interdits) car ce métal est toxique. Quoique certaine, la toxicité du métal lui-même n'est pas trop grande, mais elle est aggravée par le fait qu'il est très difficile de ramasser le mercure qui se répand en formant des petites gouttes très mobiles. Le mercure métal se transforme (par exemple dans l'environnement) en composés du mercure qui, eux, sont très toxiques.

La réponse est tout aussi simple que la question :
Le principe du thermomètre est d'indiquer la température. Pour cela, on utilise le fait que certaines propriétés chimiques ou physiques d'un corps sont modifiées quand on change la température.

Une propriété simple des matériaux quand la température augmente est le changement de volume d'une masse de matériau donnée : c'est la dilatation thermique. Pour utiliser cette propriété afin d'indiquer la température avec le plus de précision possible, il faut trouver les matériaux dont la dilatation est la plus importante avec la température. C'est en particulier le cas des métaux.

Par ailleurs, il est plus facile de manipuler un métal liquide qu'un métal solide, car on peut l'utiliser sous une forme très fine (l'intérieur du tube de verre du thermomètre), ce qui a pour effet d'augmenter de manière très visuelle la longueur de la colonne de métal au cours de la dilatation.

Il existe peu de métaux liquides à température ambiante. Traditionnellement, le mercure a été utilisé pendant très longtemps, mais sa toxicité lui a valu d'être remplacé par d'autres substances, comme le gallium (autre métal liquide).