Aujourd'hui, le thermomètre de Galilée est avant tout un objet décoratif, mais dans des temps plus reculés, il servait, au moyen d'un principe très ingénieux, à déterminer la température de l'air.
Ce thermomètre (cf. image ci-contre) est composé d'un tube extérieur en verre dans lequel baignent un certain nombre d'ampoules (elles aussi en verre) de différentes couleurs. Sous chacune d'elle est suspendu un petit disque de métal sur lequel est gravée une température. Généralement, pour des températures intermédiaires, il y a deux groupes d'ampoules séparées par un espace : le groupe du haut – composé de celles qui flottent (rouge et jaune ici) – et celui du bas – composé quant à lui de celles qui ont coulé. Afin de connaitre la température extérieure, il faut considérer l'ampoule qui est à la base du groupe du haut, autrement dit “la dernière des flottantes”.

Ce thermomètre de Galilée fonctionne suivant un principe très simple qui est celui de la flottabilité :

• lorsque le poids réel d'un corps plongé dans un fluide est supérieur à la poussée d'Archimède, il aura une flottabilité négative et par conséquent coulera ;
• lorsqu'en revanche le poids de ce corps est inférieur à la poussée d'Archimède, il aura une flottabilité positive et là il remontera.

Pour faire simple, le seul facteur qui détermine ici si une ampoule va remonter ou couler est sa densité par rapport à la densité du liquide dans lequel elle est plongée. Le fluide contenu dans le tube est un mélange d'hydrocarbures⁽¹⁾ tandis que les boules de verre sont remplies d'eau ou d'alcool coloré.
L'hydrocarbure, comme tout fluide, a une densité qui varie en fonction de la température – la petite poche d'air en haut du thermomètre permettant justement au liquide de se dilater ou, à l'inverse, de se contracter.
Les ampoules de verre en revanche, ayant un volume fixe, auront de fait une densité qui le sera également⁽²⁾.

Du coup, lorsque le liquide contenu dans le cylindre subit des changements de température, sa densité se modifie – les ampoules, placées suivant une échelle de températures, vont alors se déplacer verticalement suivant qu'elles aient une flottabilité positive ou négative.

Pour atteindre une précision raisonnable (de l'ordre de 0,5 ℃), la fabrication d'un tel thermomètre doit avoir des tolérances de poids inférieures au milligramme. La densité des ampoules est ajustée très précisément au moyen des petits disques de métal suspendus sous elles.
Le défaut du thermomètre de Galilée est que celui-ci n'égale pas la précision des thermomètres actuels et qu'en plus de sa réactivité limitée, il ne fonctionne que dans une certaine plage de températures (de 18 ℃ à 26 ℃ en général).

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1. ⁽¹⁾ ↑ L' hydrocarbure a probablement été choisi car sa densité varie avec la température bien plus que celle de l'eau.
2. ⁽²⁾ ↑ On peut aisément négliger la dilatation du verre.