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Température : bain de glace

Basée sur la monographie 14 du BNM, cette fiche propose une procédure simplifiée pour réaliser soi-même une référence à 0°C.

Le bain de glace est un moyen simple et efficace de réaliser une référence à 0°C. Utile dans de nombreuses applications, il nécessite quelques précautions lors de sa réalisation. Ce mode opératoire présente une méthode simplifiée qui permet de tenir un 0°C avec une incertitude inférieure à 0,01°C. Pour une incertitude de l'ordre de 1m°C, on pourra se reporter à la procédure complète proposée dans la monographie 14 du BNM (d'où est tirée celle-ci).

Maériel nécessaire: 

  • Un vase Dewar profond (au moins 30 cm) et étroit (≤ 10 cm)
  • Eau déminéralisée (ou mieux, distillée)
  • Un congélateur/freezer
  • Un blender
  • Un système de siphonage (par exemple un tuyau souple ayant une extrémité au fond du vase et l'autre pincée ou fermée sur une vanne à un niveau inférieur au bas du vase

Préparation: 

Tout le matériel (y compris les thermomètres et sondes à immerger) doit être nettoyé et rincé à l'eau déminéralisée. La glace est pilée finement et stockée dans un récipient propre. Si la glace provient d'un pain, il faut éviter d'utiliser la partie centrale plus opaque (c'est la dernière partie à geler et donc celle qui contient le plus d'impuretés). Un récipient d'eau déminéralisée saturée en air et rafraîchie avec de la glace est préparé et conservé à proximité.

Mode opératoire:

Installer le système de siphonage; l'extrémité du tuyau doit reposer au fond du vase.

remplir le vase de glace pilée et ajouter de l'eau déminéralisée rafraîchie en petite quantité (la glace doit être "mouillée" mais ne doit pas flotter). A l'équilibre, le mélange eau-glace doit présenter une couleur grisâtre, être suffisamment fluide pour pouvoir y enfoncer facilement un objet mais assez épais pour tourner d'un bloc lorqu'on le mélange.

Siphonner légèrement et régulièrement pour s'assurer que la glace est présente sur toute la hauteur du vase. Il est possible d'améliorer encore le dispositif en recouvrant le vase d'une feuille d'aluinium au travers de laquelle passeront les sondes et thermomètres (à condition que cela ne gêne pas la lecture), ce qui permet de protéger l'élément sensible du rayonnement extérieur.

Les sondes et thermomètres sont prérefroidis dans l'eau rafraîchie puis plongés à une profondeur suffisante, c'est à dire jusqu'à ce que l'indication ne varie plus pour les sondes et couples thermoélectriques, jusqu'au plus près du repère zéro pour les thermomètres à immersion totale ou jusqu'au repère de niveau pour les thermomètres à immersion partielle.

L'équilibre est atteint lorsque l'indication de température est stable pendant plusieurs minutes. Il est recommandé d'effectuer une seconde lecture après avoir retiré puis replacé le thermomètre à un endroit différent pour vérifier que  celui-ci n'a pas contaminé le dispositif.

L'incertitude sur le zéro réalisé par cette méthode simplifiée est inférieure à 0,01°C. Il est cependant possible d'obtenir une incertitude d'environ 0,001°C en suivant le mode opératoire complet (monographie 14 du BNM) et de l'ordre de 0,0005°C en réalisant un point triple (monographie 17 du BNM).

 

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