Hugh Longbourne Callendar

Jusqu'aux recherches de Callendar en thermométrie, les mesures des températures étaient peu précises. L'étalon pour l'échelle de température reste encore le thermomètre à gaz, un instrument coûteux et massif[10]. On utilise bien aussi le thermomètre à mercure, mais sa portée est limitée et il est trop fragile pour certaines applications[10].

Au Laboratoire Cavendish, Thomson conseille à Callendar de s'intéresser à la thermométrie à résistance métallique[1]. Werner von Siemens a déjà proposé en 1861 un capteur de température à résistance de platine : le fil de platine, recouvert de plusieurs films de soie, est enroulé autour d'un bâtonnet, et l'ensemble est isolé par un enrobage de caoutchouc ; mais lorsqu'en 1871 Lord Kelvin et James Clerk Maxwell vérifient cet instrument, ils découvrent que sa résistance est sujette à une hystérésis de chauffage-refroidissement ; et qu'au bout de quelques mois, sa dérive est trop importante[3]. Callendar, reprenant une idée de Siemens, établit une équation caractéristique de sa sonde (c'est-à-dire une relation invariable entre la résistance du fil de platine et la température), précise à 1% près sur la plage de 0 à 600 °C[3]. Sur la base de cette équation, il propose une nouvelle échelle de température, adoptée par la Commission électrotechnique internationale en 1899[3] - [11]. Dès 1886, Callendar améliore le thermomètre à résistance en platine de Siemens[1] : il permet alors de mesurer les températures de −190 °C à 660 °C avec une précision de 1% de l'étendue de mesure. J. J. Thomson s'enthousiasme pour cet instrument qui « pouvait déterminer les températures avec une commodité et une précisions inouïes[6]. » Callendar étend bientôt la portée de son thermomètre à résistance de platine, de −200 °C à 1 000 °C[1] - [10]. L'instrument est testé dans les conditions les plus diverses au National Physical Laboratory, lequel confirme la fiabilité de cette sonde[10].

Le thermomètre au platine de Callendar permet à présent de mesurer directement le point de fusion de nombreux métaux, et devient un outil important pour la métallurgie des non-ferreux. Les versions modernes de cette sonde, miniaturisée, bénéficient d'un platine purifié, qui améliore encore sa précision[11]. Les recherches de Callendar sur cette sonde ont ouvert la voie aux enregistreurs de température en continu[2].

Malgré l'existence des thermocouples moins onéreux, on continue d'utiliser les sondes à résistance de platine. De par leur précision élevée et leur faible dérive, on les a longtemps utilisées principalement pour l'étalonnage[12].

Le calorimètre à flux continu de H.L. Callendar

À sa sortie de Cambridge, Callendar enseigne pendant deux ans (1891-1893) la physique à Royal Holloway College[2]. En 1893, il accepte la chaire Macdonald de Physique de l'Université McGill de Montréal[2]. C'est au Canada que naissent ses trois fils Leslie, Cecil et Guy. À l'époque, Callendar partage son temps entre les machines à vapeur avec le professeur de génie mécanique de l'établissement, John Th. Nicolson[2], et le perfectionnement, par une approche calorimétrique, du système d'unités électriques et thermiques[2].

En 1896, Callendar, encore en poste au Canada, réalise plusieurs expériences avec les mystérieux rayons X et confirme leur intérêt pour la chirurgie[1].

Callendar s'attaque ensuite à la recherche de la forme analytique de la pression de vapeur saturante, comme produit de la pression totale et de la température : c'est l'objet de sa première communication sur la thermodynamique[2] (1900). Par une batterie de mesures, il parvient à justifier sa formule par sa coïncidence avec différentes grandeurs thermodynamiques[2]. Il peut ainsi publier de nouvelles tables de vapeur saturante : celles qui sont alors disponibles étaient discordantes entre elles. Ces Callendar Steam Tables connaissent trois éditions (1915, 1922, 1927) et The Properties of Steam and Thermodynamic Theory of Turbines parut en 1920[5] - [7]. Les fabricants de turbine en sont les principaux promoteurs[3].

Callendar et son fils assistent à la première Conférence Internationale sur la vapeur (1929), qui devait lever les incohérences entre les publications[2]. À la mort de Callendar, son fils Guy Stewart poursuit ses recherches sur la vapeur avec Alfred Egerton[3].

En 1902, Callendar et Barnes développent un calorimètre à flux continu permettant de mesurer la capacité calorifiques des liquides[3]. Ils s'en servent en particulier pour raccorder les unités électriques et thermiques en se fondant sur la loi d'Ohm pour déterminer l'équivalent de la calorie[3]. Ce calorimètre, amélioré à de multiples reprises, permet de déterminer la capacité calorifique des liquides et des gaz et contribue à l'analyse des gaz d'échappement[13]. Callendar s'intéresse aussi aux chaleurs spécifiques des gaz. Il trouve que le point d'ébullition du soufre est en réalité inférieur de 4 degrés à la valeur généralement acceptée[3], et sa mesure ne diffère que de 0,07 °C avec celle qu'allait adopter l'Échelle internationale de température en 1927[3]. Callendar étudie en outre l'ignition et la détonation des carburants, notamment l'auto-allumage nucléaire[3] (1926) et le point d'éclair des alcanes[3] (1927).

Au cours de la Première guerre mondiale, Callendar est consultant auprès du Board of Invention and Research (BIR), et collabore à la détection des sous-marins[2]. En tant que membre de l’Air Inventions CommitteeDécès en janvier 1930 (AIC), il s'ingénie à détecter par radiographie les fissures dans les moteurs d'avion[2].