2.3.5Эталон единицы температуры

X

Рис.2.5. Схема установки для вопроизведения тройной точки воды.

1-отпайка; 2-водяной пар; 3-вода; 4-лед;

5-баллон термометра.

III Генеральная конференция по мерам и весам (1968г.) определила кельвин как единицу абсолютной температуры, равную 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Такой выбор стандарта температуры удобен тем, что существует лишь одно-единственное значение давления (609 Па) и температуры (273,16 К), при которых три формы воды могут сосуществовать, находясь в равновесии. Опыт показывает, что температура такой системы не зависит от относительных количеств находящихся в равновесии газа, жидкости и льда. Поэтому тройная точка является легко воспроизводимым стандартом температуры. Выбор числа 273,16 в качестве тройной точки воды является произвольным и связан со стремлением согласовать абсолютную шкалу с прочими традиционными шкалами.

На рис.2.5 приведена схема эталонной установки для получения тройной точки воды.

Установка используется для калибровки эталонного термометра, в качестве которого применяется платиновый термометр сопротив-ления.

В 1927 году VII Генеральная конференция по мерам и весам приняла, а в 1948 году IX Генеральная конференция утвердила Международную практическую температурную шкалу, основанную на шести постоянных и воспроизводимых температурах фазовых равновесий – реперных точках, числовые значения которых определены с помощью газовых термометров с учетом поправок на отклонение свойств реальных газов от идеальных. Однако числовые значения постоянных точек, полученные в метрологических лабораториях разных стран мира отличались. Поэтому на конференциях было принято и согласовано наиболее вероятное значение каждой из температур.

В последующие годы числовые значения реперных точек уточнялись в целях максимально возможного согласования с термодинамической шкалой. В 1968 году Международным комитетом мер и весов принят последний, ныне действующий вариант Международной практической температурной шкалы (МПТШ-68).

МПТШ-68 устанавливается для температур от 13,81 до 6300 К. Основана на двенадцати реперных точках и на эталонных приборах, градуированных при этих температурах. В интервалах между температурами реперных точек интерполяцию осуществляют по формулам, устанавливающим связь между показателями эталонных приборов и значениями температур. Интерполяционные формулы учитывают нелинейность этой зависимости. Исследование нелинейности производилось с применением газовых термодинамических термометров. Равновесные состояния (реперные точки) и согласованные для них значения температур приведены в табл.2.1.

Для температур от 13,81 до 903,89 К в качестве эталонного прибора применяют платиновый термометр сопротивления. Для температур от 630,74 до 1064,43 ⁰С в качестве эталонного термометра применяют термоэлектрический термометр с электродами из платинородия (10% родия) и платины. Соотношение между термо-э.д.с. и температурой выражается уравнением второй степени. Для температур от 1337,58 К до 6300 К температуру определяют в соответствии с законом излучения Планка.

Таблица 2.1 Международная практическая температурная шкала

(МПТШ-68)

Реперная точка	Принятое значение температуры		Оценка погрешности, К
	К	0С
Тройная точка равновесного водорода	13,8100	-259,3400	+0,01
Точка кипения равновесного водорода при давлении 25/76 нормального (33,33 кПа)	17,0420	-256,1080	+0,01
Точка кипения равновесного водорода прия нормальном давлении	20,2300	-252,8700	+0,01
Точка кипения неона	27,1020	-246,0480	+0,01
Тройная точка кислорода	54,3610	-218,7890	+0,01
Точка кипения кислорода	90,1880	-182,9620	+0,01
Тройная точка воды	273,1600	0,0100	Точно по определению
Точка кипения воды	373,1500	100,0000	+0,005
Точка затвердевания олова	505,1181	231,9681	+0,015
Точка затвердевания цинка	692,7300	419,5800	+0,030
Точка затвердевания серебра	1235,0800	961,9300	+0,200
Точка затвердевания золота	1337,5800	1064,430	+0,200

Эталонные термометры, для градуировки которых используются эти процессы, в свою очередь используются для градуировки поверочных и технических средств.