Bougie (unité)

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Bougie
Flamme de bougie
Flamme de bougie
Informations
Unité de... Intensité lumineuse
Symbole bougie
Conversions
1 bougie en... est égal à...
  SI   1,018 cd

En métrologie, la bougie était une ancienne unité de mesure de l'intensité lumineuse, dont la valeur variait en fonction de normes nationales établies en mesurant l'intensité d'une flamme d'un modèle spécifique de bougie. Chaque étalon était caractérisé par la nature de sa mèche et la composition de son corps gras, ce qui aboutissait à des divergences importantes encore augmentées par l'instabilité relative de la combustion[1] ; ces unités avoisinaient souvent une candela, aujourd'hui unité de base du système international d'unités (SI).

En 1909, la Commission internationale de photométrie (CIP) relaya les travaux menés par plusieurs laboratoires qui, après avoir défini la bougie à partir de l'intensité lumineuse émise par une lampe électrique à filament de carbone, décidèrent que la bougie anglaise, la bougie américaine, la bougie décimale française posséderaient toutes une valeur identique basée sur ce nouvel étalon et que la bougie Hefner allemande pourrait être égale aux neuf-dixièmes de cette unité commune[2]. En 1921, la Commission internationale de l'éclairage (CIE), qui avait succédé à la CIP, décida d'appeler cette nouvelle unité « bougie internationale » ; mais l'Allemagne, non représentée, n'appliqua pas cette réforme[2]. Une bougie internationale équivalait à 1,018 candela[3].

Le , la neuvième Conférence générale des poids et mesures (CGPM) définit la candela, ou « bougie nouvelle », comme unité de mesure d'intensité lumineuse du système international d'unités[4]. En 1967, la treizième CGPM abrogea le terme de bougie nouvelle pour ne plus autoriser que le mot candela[5].

Définitions nationales[modifier | modifier le code]

Photographie montrant la lumière produite par une bougie.
Intensité lumineuse produite par une bougie.
Photographie montrant la lumière produite par du métal en fusion.
Intensité lumineuse produite par du métal en fusion.
Peinture représentant James Peale s'éclairant à la lampe à huile.
Peinture de Charles Willson Peale : portrait de James Peale (1822).

Plusieurs unités appelées bougies servirent à exprimer une intensité lumineuse avant l'adoption généralisée de la candela.

En France[modifier | modifier le code]

Le carcel, dont le nom provenait d'une lampe à huile actionnée par un moteur d'horlogerie inventée par Bertrand Guillaume Carcel au début du XIXe siècle, correspondait à l'intensité lumineuse produite par une lampe munie d'un bec de 10 millimètres consommant 42 grammes d'huile de colza par heure ; les équivalences données pour un carcel variaient de 9,71 à 9,74 candelas.

Le violle (ou étalon Violle), du nom du physicien Jules Violle qui en proposa la définition en 1881, correspondait à l'intensité lumineuse normale d'un centimètre carré de platine à sa température de fusion[6] ; un violle valait 20,17 candelas.

La bougie fut définie selon l'intensité de la bougie de l'Étoile, du nom d'une appellation commerciale d'une bougie stéarique en suif purifié fabriquée selon un protocole industriel précis. Celles-ci étaient vendues par paquets de cinq ou de six, d'où les appellations « bougie de l'Étoile, de 5 au paquet » (une bougie pesait 100 grammes) ou « bougie de l'Étoile, de 6 au paquet » (une bougie pesait 83,3 grammes) :

  • la bougie de l'Étoile, de 5 au paquet, consommant 10 grammes de stéarine à l'heure ou ayant une hauteur de flamme de 52,5 millimètres, avait une intensité lumineuse de 0,136 carcel ou 0,065 violle[1] ;
  • la bougie de l'Étoile, de 6 au paquet, consommant 10 grammes de stéarine à l'heure ou ayant une hauteur de flamme de 52,5 millimètres, avait une intensité lumineuse de 0,132 carcel ou 0,063 violle[1].

La bougie décimale fut définie comme valant 1/20 de violle[7], soit 1,0085 candela.

En Allemagne[modifier | modifier le code]

La bougie Hefner (Hefnerkerze en allemand, abrégé HK), du nom de l'électrotechnicien Friedrich von Hefner-Alteneck qui en proposa la définition à la fin du XIXe siècle, utilisait comme référence une lampe Hefner brulant de l'acétate d'amyle (et plus précisément de l'acétate de pentyle), dont la hauteur de la flamme était de 40 millimètres alimentée par une mèche solide passant dans un tube d'un diamètre intérieur de 8 millimètres ; la lumière émise par la lampe variait avec l'humidité de l'air, ce qui compliquait les mesures[8] ; les équivalences données pour une bougie Hefner variaient de 0,903 à 0,92 candela.

La bougie de l'union (Vereinskerze), définie par une organisation professionnelle créée en 1859, la Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW), utilisait comme référence la lumière d'une bougie cylindrique en paraffine de 20 millimètres de diamètre et de 314 millimètres de longueur, brulant avec une hauteur de flamme de 50 millimètres ; la mèche était composée de 25 brins de fil de coton torsadé ; une bougie allemande variait de 1,162 à 1,223 bougie Hefner[9].

La bougie de Munich, en usage avant la Vereinskerze, servait de référence quand elle consommait 10,4 grammes de stéarine à l'heure : elle produisait une intensité lumineuse équivalente à 0,153 carcel ou 0,073 violle[1].

En Angleterre[modifier | modifier le code]

La bougie (candle ou, plus précisément, British Parliamentary candle en anglais), légalisée par le Metropolitan Gas Act en 1860, correspondait à la lumière produite par une bougie en spermaceti purifié pesant un sixième de livre et brulant à la vitesse de 120 grains (soit 7,7 grammes) par heure[10]. Une bougie anglaise valait 0,981 candela[réf. souhaitée].

La bougie pentane (pentane candle), définie par le chimiste Augustus George Vernon Harcourt, qui inventa une lampe brulant du pentane pouvant être réglée à différentes intensités lumineuses. En 1898, la lampe Vernon Harcourt permit de définir un standard équivalant à 10 bougies internationales[11].

Dans d'autres pays[modifier | modifier le code]

La bougie Hefner était utilisée en Autriche et en Scandinavie[réf. souhaitée].

Repères[modifier | modifier le code]

Photographie de lampes à incandescence à filament de carbone, allumée à gauche et éteinte à droite.
Anciennes lampes à incandescence à filament de carbone.

Une lampe à incandescence classique (à filament de tungstène) de 60 watts avait un rendement lumineux (parfois abusivement appelé efficacité lumineuse) proche de 1 watt de puissance électrique consommée par bougie (l'unité de mesure), soit l'éclairage d'environ 60 bougies[12].

Il existait des lampes électriques de puissances très différentes, de une à mille bougies, qui s'allumaient sous une tension de 110 volts et exigeaient jusqu’à 25 ampères. Dans les logements, les modèles les plus employés par les ménages étaient la lampe dite de 10 bougies (environ 35 watts) recommandée pour chaque volume de 20 m3 d'une salle remise, vestibule, chambre à coucher), et la lampe dite de 16 bougies (environ 55 watts) recommandée pour chaque volume de 25 m3 d'une salle de séjour, à manger, cuisine[13].

La lampe de 16 bougies à filament de carbone[7] fonctionnait avec un courant de 0,5 ampère sous une différence de potentiel de 110 volts ; en activité, cette lampe à incandescence avait une résistance de 220 ohms et consommait 110 × 0,5 = 55 joules par seconde. Il fallait donc pour l'allumer disposer d'une puissance de 55 watts, soit un rendement lumineux de 3,5 watts par bougie. Sa durée de vie était de 600 à 1 000 heures : le carbone du filament se sublimait et se condensait sur le verre de la lampe, qui s'opacifiait assez rapidement.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d Ernest Cadiat et Lucien Dubost, Traité pratique d'électricité industrielle, Paris, Librairie polytechnique, Baudry et Cie, Éditeurs,‎ , p. 39-40
  2. a et b John W. T. Walsh, « Historique de la Commission internationale de l'éclairage », Publication CIE, Paris, Bureau central, no 9,‎
  3. Michel Dubesset, Le manuel du Système International d'unités : lexique et conversions, Éditions Technip,‎ (ISBN 9782710807629)
  4. « Résolution 7 de la 9e CGPM (1948) », sur Bureau international des poids et mesures (BIPM) (consulté le 8 mars 2015)
  5. « Résolution 7 de la 13e CGPM (1967/68) », sur Bureau international des poids et mesures (consulté le 8 mars 2015)
  6. « Loi du 2 avril 1919 sur les unités de mesure », sur Légifrance (consulté le 10 mars 2015) : « L'étalon pour les mesures d'intensité lumineuse est l'étalon Violle, source lumineuse constituée par une aire égale à celle d'un carré d'un centimètre de côté prise à la surface d'un bain de platine rayonnant normalement à la température de solidification, conformément aux décisions de la conférence internationale des électriciens, tenue à Paris en 1884, et du congrès international des électriciens, tenu à Paris en 1889. »
  7. a et b M. Chassagny, Manuel théorique et pratique d'électricité, Hachette,‎ , p. 443
  8. (en) « Hefner unit, or hefner candle », sur Sizes.com (consulté le 8 mars 2015)
  9. (en) « Vereinskerze or German candle », sur Sizes.com (consulté le 8 mars 2015)
  10. (en) « Candle (Britain) », sur Sizes.com (consulté le 10 mars 2015)
  11. (en) John S. Reid, « The Vernon Harcourt Standard Lamp », sur Université d'Aberdeen (consulté le 12 mars 2015) : « The Metropolitan Gas Referees, who set British illumination standards, adopted the Vernon Harcourt standard lamp in 1898, in place of the old spermaceti candle. The lamp is a weighty piece of equipment, designed to deliver 10 candle power on the laboratory bench. »
  12. « Led, Watts, Lumen, Lux, Candela... » (consulté le 8 mars 2015)
  13. Charles Gruet, Manuel pratique d'électricité industrielle, Ch. Béranger,‎ , p. 310

Voir aussi[modifier | modifier le code]