Thermostat - Définition

Un thermostat est un système assurant une température constante. Cela peut être un dispositif passif (type bouteille thermos) ou bien un appareil qui sert a réguler une température.

Paroi isolante

Certains matériaux sont des isolants thermiques. Un récipient dont la paroi est faite dans un tel matériau permet de conserver une température constante à l'intérieur quelles que soient les variations de température extérieure.

En fait, l'isolation n'est jamais parfaite, la paroi transmet tout de même la chaleur. Un tel dispositif ne permet en fait que de ralentir l'équilibre thermique qui finira de toute manière par s'établir entre le contenant du récipient et l'extérieur.

Le meilleur isolant vis-à-vis de la conductivité thermique est le vide : l'absence d'atome ne permet pas la transmission d'énergie cinétique de proche en proche, la seule transmission possible est la radiation. Un isolant idéal est donc une double-paroi avec le vide à l'intérieur, et qui réfléchit les rayonnements infrarouges (par exemple la paroi externe est métallisée sur sa face interne) ; il existera toujours des ponts de matière entre les deux parois pour les maintenir à distance.

Il est très difficile de maintenir un vide, cela nécessite en général un pompage actif. On se contente souvent d'une couche d'air entre les parois : l'air est en effet un excellent isolant thermique tant qu'il est immobile (principe de la fourrure, de la laine, du double vitrage), par contre, il peut transmettre la chaleur par convection. C'est la solution en général retenue pour les bouteilles thermos : une ampoule de verre métallisée dans une bouteille de plastique, le plastique jouant le rôle de deuxième paroi et de protection contre les chocs.

Le meilleur exemple de thermostat passif est la bombe calorimétrique.

Appareil de régulation active

Historiquement un thermostat a longtemps été constitué d'un système à bilame qui ouvrait un circuit électrique quand la chaleur atteignait un certain stade et fermait ce circuit dès que l'on descendait en dessous de cette même température. En pratique, tout se passait comme s'il avait existé en fait deux températures voisines, le système thermique possédant lui-même une certaine inertie (comparable à l'hystérésis dans le domaine du magnétisme).

Ce système est encore très utilisé, mais l'électronique a pris le pas sur le mécanique. La plupart du temps, la mesure électronique consiste à mesurer une résistance électrique qui varie en fonction de la température.

Les anciennes voitures de la SNCF utilisaient pour le chauffage un autre système de régulation n'ayant pas la discontinuité ni les problèmes de fiabilité du thermostat, et qui était basé sur un système du genre pont de Wheatstone.