Den internationale temperaturskala fra 1990 (på engelsk International Temperature Scale of 1990 : ITS-90 ) er en standard til kalibrering af udstyr beregnet til måling af temperaturer i Kelvin- og Celsius- skalaen , udstedt inden for rammerne af SI- systemet . Formålet med ITS-90 er at fastlægge betingelser for måling af termodynamisk temperatur og lette kompatibiliteten af resultaterne på internationalt niveau. Den definerer kalibreringspunkter for måleinstrumenter til temperaturer mellem 0,65 K og ca. 1368 K (fra -272,5 ° C til 1085 ° C ). Det opdeler dette temperaturområde i regioner, der delvist overlapper hinanden.
Titlen ”International Temperature Scale 1990” kan være vildledende: det er ikke en skala, men en standard til kalibrering af måleinstrumenter.
ITS-90 er en standard konstrueret til at tilnærme sig så tæt som muligt - i den aktuelle teknik - måling af absolut termodynamisk temperatur (baseret på absolut nul ). Flere typer termometre er nødvendige for at dække standardområdet temperatur: helium damptryk termometre, helium termometer , platin modstand termometer , monokromatisk stråling termometer .
Kelvin og Celsius skalaer er defineret fra absolut nul ( 0 K ) og vandets tredobbelte punkt ( 273,16 K og 0,01 ° C ). Denne definition kan ikke bruges til temperaturer, der er meget forskellige fra vandets tredobbelte punkt. ITS-90 bruger også benchmarks baseret på de termodynamiske ligevægtstilstande med tretten rene kemiske grundstoffer og et sammensat stof, vand . Til de laveste temperaturer, fra det absolutte nul til nogle få K, bruger standarden forholdet damptryk - temperaturen på helium og dets isotoper; i området nogle få K til nogle få titusener af K svarer referencetemperaturerne til de tredobbelte punkter for forskellige gasser, såsom brint , neon og ilt . Ved omkring 0 ° C er referencen vandets tredobbelte punkt. Derefter anvendes størknings- eller smeltetemperaturen for rene stoffer såsom gallium , indium og aluminium .
Termometre kalibreret til ITS-90 bruger komplekse interpoleringsformler mellem referencepunkter. Standarden specificerer streng kontrol af variabler for at sikre reproducerbarhed af målinger fra et laboratorium til et andet. For eksempel korrigerer formlerne for virkningerne af atmosfærisk tryk på måling af smeltetemperaturer, når disse virkninger under normale forhold ikke overstiger en millikelvin. Standarden korrigerer endda den effekt, som større eller mindre nedsænkning af sonden i prøven kan have. ITS-90 skelner mellem "smeltning" og "størkning" afhængigt af om varme kommer ind i eller forlader den målte prøve.
Det følger af ITS-90, at tredobbeltpunkttemperaturer og smeltende eller størknende temperaturer på tretten rene stoffer er kendt "nøjagtigt", fordi de er indstillet "pr. Definition". Kun temperaturen på vandets tredobbelte punkt blev bestemt uden for ITS-90 efter international aftale på basis af en standardiseret vandsammensætning ( Vienna Standard Mean Ocean Water , VSMOW).
Der er ofte små forskelle mellem målinger kalibreret i henhold til ITS-90 og den sande termodynamiske temperatur . For eksempel viser nøjagtige målinger, at kogepunktet for VSMOW-vand under normalt tryk er 373,1339 K ( 99,9839 ° C ), hvis definitionen af termodynamisk temperatur anvendes strengt. Men hvis vi anvender anbefalingerne fra ITS-90, må man interpolere mellem gallium benchmarks og indium og resultatet er lavere med ca. 10 mK er 99,974 ° C .
Fordelen ved ITS-90 er, at den let muliggør sammenlignelige målinger overalt i verden ved hjælp af praktiske og reproducerbare kalibreringsstandarder overalt og dækker et bredt temperaturinterval.
ITS-90 vedrører ikke højt specialiseret udstyr og processer, der anvendes til måling af temperaturer meget tæt på absolut nul; for eksempel for at måle temperaturer under en mikrokelvin (en milliontedel af en kelvin) bruger specialister en række optiske lasere til at bremse og fange atomerne, så måler de deres bevægelseshastighed for at bestemme deres temperatur: et cæsiumatom i bevægelse med en hastighed på 7 mm pr. sekund har en ækvivalent temperatur på 700 nK - rekord for de laveste temperaturer, der er nået ved NIST i USA i 1994.
Tabellen nedenfor viser de forskellige referencepunkter for ITS-90.
Stof og referencetilstand | Referenceværdi i Kelvin (anvendelsesområde) |
Referenceværdi i grader Celsius (anvendelsesområde) |
---|---|---|
Forholdet damptryk / temperatur
af helium-3 (ved ligning) |
(0,65 til 3,2) | (−272,50 til −269,95) |
Forholdet damptryk / temperatur
af helium-4 under dets artikel lambda (ved ligning) |
(1,25 til 2,176 8) | (−271,90 til −270,973 2) |
Forholdet damptryk / temperatur
af helium-4 over dets lambdapunkt (til ligning) |
(2.176 8 til 5.0) | (−270.973 2 til −268.15) |
Forholdet damptryk / temperatur
af helium (ved ligning) |
(3,0 til 5,0) | (−270,15 til −268,15) |
Trippel punkt af brint | 13.803 3 | −259.346 7 |
Neon tredobbelt punkt | 24,556 1 | −248.593 9 |
Triple iltpunkt | 54,358 4 | −218.791 6 |
Triple argon -punkt | 83.805 8 | −189.344 2 |
Tredobbelt punkt kviksølv | 234.315 6 | −38.834 4 |
Tripelpunkts vand | 273,16 | 0,01 |
Fusion af gallium | 302.914 6 | 29,764 6 |
Størkning af indium | 429.748 5 | 156.598 5 |
Stivning af dåsen | 505.078 | 231.928 |
Størkning af zink | 692.677 | 419.527 |
Størkning af aluminiumet | 933.473 | 660,323 |
Størkning af penge | 1 234,93 | 961,78 |
Størkning af guld | 1337,33 | 1064,18 |
Størring af kobber | 1.357,77 | 1.084,62 |