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Thermomètre bimétallique : l'aiguille qui bouge sans pile ni liquide

Derrière le cadran à aiguille d'un thermomètre de four, de sauna, de jardin ou de compost se cache une spirale de deux métaux soudés. Le thermomètre bimétallique couvre de -50 à +500 °C, ne demande ni pile ni liquide, mais sa précision courante est de ±2 °C, soit 2 à 4 fois moins bonne qu'une sonde électronique. Voici comment il fonctionne, où il est pertinent, et comment le contrôler.

Le principe : deux métaux qui ne se dilatent pas pareil

Un bilame est une bande faite de deux métaux laminés ensemble, généralement un alliage fer-nickel à faible dilatation (invar, 1,2 µm par mètre et par degré) et un laiton ou un alliage manganèse-cuivre-nickel à forte dilatation (18 à 25 µm par mètre et par degré). Quand la température monte, le métal le plus dilatable s'allonge davantage et la bande se courbe vers l'autre côté. Enroulée en spirale ou en hélice, la bande transforme cette courbure en rotation d'un axe, sur lequel est fixée l'aiguille. La rotation est proportionnelle à la température sur une plage donnée, ce qui permet un cadran à graduations régulières. Le même principe fait fonctionner les thermostats mécaniques de radiateur et les disjoncteurs thermiques. La famille complète des capteurs est décrite dans comment fonctionne un thermomètre.

Bilame, alcool, électronique : ce que chacun apporte

	Bimétallique	À alcool	Électronique (thermistance)
Plage	-50 à +500 °C selon modèle	-110 à +78 °C	-50 à +300 °C avec sonde
Précision courante	±2 °C, ±1 % de l'échelle en classe 1 (EN 13190)	±1 °C	±0,5 °C, ±0,3 °C sur les bons modèles
Temps de réponse dans l'air	5 à 15 minutes pour un cadran de 10 cm	2 à 3 minutes	30 s à 2 minutes
Alimentation	Aucune	Aucune	Pile, 1 à 2 ans
Résistance	Chocs, chaleur, humidité, vieillissement lent	Verre fragile	LCD limité à 60 ou 70 °C
Mémoire mini/maxi	Rare, par aiguille entraînée	Par index sur certains modèles	Standard

Le bilame gagne partout où l'électronique ne survit pas : dans un four à 250 °C, sur la paroi d'un fumoir, dans un sauna à 100 °C, dans un tas de compost à 70 °C, ou sur la façade d'une maison pendant trente ans. Il perd dès qu'on veut des dixièmes ou une réponse rapide.

Où l'on trouve le thermomètre bimétallique

Four et barbecue : cadran de 5 à 7 cm gradué de 50 à 300 °C, vissé dans le couvercle ou posé sur la grille. Tolérance courante ±10 °C à 200 °C, ce qui explique les écarts avec le thermostat du four.
Sonde à viande à cadran : tige de 10 à 13 cm, plage 40 à 100 °C, temps de réponse 1 à 2 minutes, précision ±2 °C. Le modèle traditionnel avant les sondes électroniques instantanées.
Sauna : cadran en bois ou inox jusqu'à 120 ou 140 °C, souvent couplé à un hygromètre à fibre.
Jardin et façade : grands cadrans de 15 à 30 cm, lisibles à 5 m, plage -30 à +50 °C.
Compost et sol : tige de 30 à 50 cm terminée par une spirale, plage 0 à 80 ou 100 °C, pour vérifier les 55 à 65 °C d'un compost actif.
Industrie et chauffage : thermomètres à cadran sur les circuits de chaudière ou les cuves, conformes à la norme EN 13190 qui fixe les classes de précision de 0,5 à 2 % de l'étendue de mesure.

Lire et vérifier un thermomètre bimétallique

Laisser le temps de stabilisation : 10 minutes dans l'air pour un cadran de 10 cm, 1 à 2 minutes pour une tige plongée dans un liquide.
Lire de face, l'aiguille pouvant être à 2 ou 3 mm au-dessus du cadran ; une lecture de biais décale d'une graduation.
Contrôler dans l'eau glacée : la spirale (l'extrémité de la tige, ou la zone du cadran sur les modèles muraux) plongée 2 minutes dans un verre de glace pilée noyée d'eau doit indiquer 0 °C à ±2 °C.
Contrôler dans l'eau bouillante pour une sonde de cuisine : 100 °C au niveau de la mer, 99 °C à 300 m d'altitude, 97 °C à 1 000 m.
Régler si possible : beaucoup de sondes à cadran ont un écrou sous le cadran ou une vis au dos qui permet de tourner l'aiguille jusqu'à la bonne valeur.

Règle à retenir : un bilame ne se dérègle pas d'un coup, il dérive. Un contrôle dans l'eau glacée une fois par an suffit pour un thermomètre de jardin ; avant chaque saison pour une sonde de cuisine ou un thermomètre de four, qui subissent des cycles thermiques violents.

Erreur fréquente : se fier au thermomètre bimétallique du four pour un macaron ou une pâte à choux, qui demandent une tolérance de 5 °C. Ces cadrans, souvent en classe 2, ont une tolérance de ±10 °C sur 300 °C, et leur inertie de plusieurs minutes leur fait rater les variations à l'ouverture de la porte. Un thermomètre de four électronique à sonde déportée ou un contrôle infrarouge de la sole donnent la bonne valeur. La méthode est dans calibrer un thermomètre de cuisine.

Quand le choisir, quand l'écarter

Le thermomètre bimétallique est le bon choix quand la robustesse et l'absence d'alimentation comptent plus que la précision : sauna, four, fumoir, compost, jardin, façade, circuits de chauffage. Il est aussi le seul type de cadran qui fonctionne à la fois à -30 et à +300 °C sans changer d'instrument. Pour l'ambiance d'une pièce, un thermomètre d'intérieur électronique ou un thermomètre analogique à alcool sera plus juste, et le comparatif des meilleurs thermomètres intérieurs classe les modèles à ±0,5 °C.

Pour qui ce n'est pas fait : toute mesure qui demande moins de 1 °C de tolérance ou une réponse en quelques secondes. Une cuisson de viande au degré près, un tempérage de chocolat entre 31 et 32 °C, un aquarium réglé à 25,5 °C ou un contrôle de fièvre sont hors de portée du bilame, quel que soit son prix.

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Questions fréquentes

Un thermomètre bimétallique est-il précis ?

Modérément : ±2 °C pour un bon modèle domestique, jusqu'à ±10 °C pour un cadran de four bas de gamme sur une échelle de 300 °C. La norme EN 13190 définit des classes de 0,5 à 2 % de l'étendue de mesure. Pour un sauna ou un jardin, cela suffit ; pour une cuisson au degré près, non.

Comment recalibrer un thermomètre à cadran ?

Plonger la tige 2 minutes dans un verre de glace pilée noyée d'eau, puis tourner l'écrou situé sous le cadran, ou la vis au dos, jusqu'à ce que l'aiguille indique 0 °C. Sur les modèles sans réglage, noter l'écart et le retrancher à chaque lecture. Un écart supérieur à 5 °C justifie le remplacement.

Pourquoi le thermomètre de mon four n'indique-t-il pas la même chose que le thermostat ?

Parce que les deux mesurent à des endroits différents et avec des tolérances de ±10 °C chacun. Le thermostat lit près de la paroi ou de la résistance, le cadran sur la grille au centre. Un écart de 10 à 20 °C est courant sur un four de plus de dix ans. C'est le cadran au centre qui décrit ce que subit le plat.

Un thermomètre bimétallique s'use-t-il ?

Lentement. Les cycles répétés de chauffe et refroidissement fatiguent la soudure des deux métaux et l'aiguille dérive de 1 à 3 °C sur dix ans en usage domestique, davantage si l'instrument dépasse régulièrement sa graduation maximale. Un contrôle annuel dans l'eau glacée suffit pour détecter cette dérive.