Метрологія. Шкали температурні

і

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

Метрологія

ШКАЛИ ТЕМПЕРАТУРНІ

ДСТУ 4017-2001

рг>С/>7 %.
Видання офіційне

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

Метрологія

ШКАЛИ ТЕМПЕРАТУРНІ

Видання офіційне

ПЕРЕДМОВА

1 РОЗРОБЛЕНО Харківським державним науково-дослідним інститутом метрології (ХДНДІМ) Держстандарту України
ВНЕСЕНО Управлінням метрології, єдиного часу та еталонних частот Держстандарту України
2 ЗАТВЕРДЖЕНО І ВВЕДЕНО В ДІЮ наказом Держстандарту України від ЗО березня 2001 р. № 145

З ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ

4 РОЗРОБНИКИ: Л. Назаренко, д-р. техн, наук; Г. Горне, канд. фіз-мат. наук

17. МЕТРОЛОГІЯ ТА ВИМІРЮВАННЯ. ФІЗІЧНІ ЯВИЩА

Місце поправки
Надруковано
Повинно бути
Обкладинка, Титульний лист, С. 1

ДСТУ 4017-2001

ДСТУ 4017-2001 (ГОСТ 8.157-2001)

© Держстандарт України, 2001
Цей стандарт не може бути повністю чи частково відтворений, тиражований
і розповсюджений як офіційне видання без дозволу Держстандарту України
ЗМІСТ с.
1 Сфера застосування 1
2 Нормативні посилання 1
3 Загальні положення 1
4 Температурні шкали і методи їх побудови 2
4.1 Діапазон температур від 0,01 до 0,65 К. Температурна шкала термометра магнітної сприйнятливості 2
4.2 Діапазон температур від 0,65 К до найвищої температури, яка практично доступна вимірюванню відповідно до закону випромінення Планка для монохроматичного випромінення. Міжнародна температурна шкала 1990 р 2

Додаток А Засоби для відтворення МТШ-90 11

Додаток Б Розбіжності між МТШ-90 і попередніми температурними шкалами МПТШ-68, ТТШ-76 21

Додаток В Бібліографія 23

ДСТУ 4017-2001 .

(Тост g.

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

МЕТРОЛОГІЯ

ШКАЛИ ТЕМПЕРАТУРНІ

МЕТРОЛОГИЯ

ШКАЛЫ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

METROLOGY

THE TEMPERATURE SCALES

Чинний від 2002-01-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт поширюється на температурні шкали, призначені забезпечувати єдність вимі­рювань температури від 0,01 К до найвищої температури, яка практично доступна вимірюванню відповідно до закону випромінення Планка, і встановлює принципи побудови температурних шкал та методи їх здійснення.
У стандарті наведено рекомендації щодо засобів відтворення одиниці температури.
Стандарт базується на введеній у дію рішенням 78-й сесії Міжнародного комітету мір і ваг Міжнародній температурній шкалі 1990 р. (МТШ-90).

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на стандарт:
ГОСТ 21007-75 Проволока из платины для термопреобразователей сопротивления. Техни­ческие условия.

3 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

3.1 Сукупність температурних шкал, що їх встановлює цей стандарт, створює єдину систему, яка охоплює температури від 0,01 К до найвищої температури, практично доступної вимірюванню відповідно до закону випромінення Планка для монохроматичного випромінення.
3.2 Одиницею основної фізичної величини — термодинамічної температури (7) є кельвін (К), визначений як 1/273,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води.
3.3 Допускається застосовувати температури Цельсія (/), тобто виражати термодинамічну темпе­ратуру як різницю між її значенням і значенням температури плавлення льоду, що дорівнює 273,15 К:
t =7-273,15, (1)
Одиницею температури Цельсія є градус Цельсія (°С), розмір якого дорівнює розміру кельві­на за визначенням.
Кельвін переважно застосовують у діапазоні низьких температур — нижче ніж 273,15 К, а гра­дус Цельсія — для температур, що перевищують 273,15 К.
Видання офіційне ★
3.4 Різницю температур виражають як через кельвін, так і через градус Цельсія.
3.5 Методи відтворення температурних шкал, установлені цим стандартом, визначають вимо­ги до складу державних еталонів одиниці температури для відповідних температурних діапазонів та до засобів вимірювальної техніки, які входять до їхнього складу.

4 ТЕМПЕРАТУРНІ ШКАЛИ І МЕТОДИ ЇХ ПОБУДОВИ

4.1 Діапазон температур від 0,01 до 0,65 К. Температурна шкала термометра магнітної сприйнятливості
4.1.1 Температурна шкала термометра магнітної сприйнятливості (ТШТМС) охоплює темпе­ратури від 0,01 до 0,65 К. У цьому діапазоні застосовують одиницю температури кельвін.
4.1.2 ТШТМС базується на залежності від температури магнітної сприйнятливості парамаг­нітної речовини — церій-магнієвого нітрату Ce2Mg3(NO3)12 24Н2О (ЦМН), який використовують як термометричну речовину в магнітному термометрі.
За температур від 0,01 до З К ця залежність підпорядковується закону Кюрі, відповідно до якого магнітна сприйнятливість ідеального парамагнетика обернено пропорційна температурі:
Х = у. (2)
де % — магнітна сприйнятливість;
С — стала Кюрі, що не залежить від температури і визначається основним станом атома. Зна­чення С визначається градуюванням магнітного термометра.
4.1.3 . Оскільки для ЦМН відхилення реальної температурної залежності % від закону Кюрі спостерігають за температур, що перевищують З К, градуювання магнітного термометра здійсню­ють за МТШ-90 (4.2) у діапазоні від 0,65 до 3,0 К. Визначене при цьому значення С зберігається в діапазоні температур від 0,01 до 0,65 К, в цьому діапазоні в основі ТШТМС лежить магнітний термометр.
4.2 Діапазон температур від 0,65 К до найвищої температури, яка практично доступна вимірюванню відповідно до закону випромінення Планка для монохроматичного випромі- нення. Міжнародна температурна шкала 1990 р.
4.2.1 Принцип побудови МТШ-90
4.2.1.1 У МТШ-90 застосовують як міжнародні температури Кельвіна (Т90), так і міжнародні температури Цельсія (f90), одиницями яких відповідно є кельвін (К) і градус Цельсія (°С). Співвідно­шення між Т90 і f90 таке саме, як між Т і t, тобто:
Г9о = 7-9о-273,15. (3)
4.2.1.2 МТШ-90 базується на ряді відтворюваних рівноважних станів речовин — основних реперних точках, яким положенням про МТШ-90 [1] приписані певні значення температури, та на еталонних термометрах, градуйованих за цих температур. В інтервалах між температурами репер­них точок інтерполяцію здійснюють за формулами, які встановлюють зв’язок між показами еталон­них термометрів і значеннями температури.
Основні реперні точки реалізуються як певні стани фазних рівноваг (дво- або трифазних) деяких чистих речовин, які характеризуються високою відтворюваністю і стабільністю температури. До двофазних рівноваг належать точки кипіння, плавлення і тверднення, до трифазних — потрійна точка речовини.
Основні реперні точки МТШ-90 наведено в таблиці 1. У таблиці 2 подано поправки , що вра­ховують вплив тиску на температуру цих точок унаслідок значної глибини занурення чутливого елемента термометра або з інших причин.
У додатку А наведено рекомендації щодо практичної реалізації реперних точок та вимоги до еталонних термометрів.
Таблиця 1 — Основні реперні точки МТШ-90
Номер репер- ноі точки
Температура
Речовина
Tип точки
Значення стандартної функції IV,(Г)

Т». К
Г90.°С

1
від 3 до 5
від -270,15 до -268,15
Не
p

2
13,8033
-259,3467
Р-Н2
ПТ
0,001 190 07
3
= 17
= -256,15
р-Н2 (або Не)
P (або Г)

4
= 20,3
= -252,85
р-Н2 (або Не)
P (або Г)

5
24,5561
-248,5939
Ne
TP
0,008 449 74
6
54,3584
-218,7916
о2
TP
0,091 718 04
7
83,8058
-189,3442
Аг
TP
0,215 859 75
8
234,3156
-38,8344
нд
TP
0,844 142 11
9
273,16
0,01
н2о
TP
1,000 000 00
10
302,9146
29,7646
Ga
П
1,118 138 89
11
429,7485
156,5985
In
TT
1,609 801 85
12
505,078
231,928
Sn
TT
1,892 797 68
13
692,677
419,527
Zn
TT
2,568 917 ЗО
14
933,473
560,323
Al
TT
3,376 008 60
15
1 234,93
961,78
Ад
TT
4,286 420 53
16
1 337,33
1 064,18
Au
TT

17
1 357,77
1 084,62
Cu
TT

Примітка 1. Ізотопний склад речовин відповідний до природного, за винятком 3Не; символ р-Н2 означає рівноваж­ний склад молекулярних модифікацій орто- і параводню (Додаток А)
Примітка 2. Умовні позначення:
Р — тиск насиченої пари:
ТР — потрійна точка (температура рівноваги між твердою, рідкою фазами і парою);
Г — газовий термометр;
П і ТТ — точки плавлення і тверднення відповідно (температура рівноваги рідкої і твердої фаз за тиску 101325 Па).

Таблиця 2 — Вплив тиску на температуру реперних точок
Речовина
Приписане значення температури рівноваги К
Змінення температури

за тиску/?
(<//Т^. 10’®К • Па’1 (мК • атм'1)
за глибини занурення А 0= аТГоА, 10’3К • м’1
р-Н2(ТР)
13,803 3
34
0,25
Ne (TP)
24,556 1
16
1.9
О2 (TP)
54,358 4
12
1.5
Ar (TP)
83,805 8
25
3,3
Hg (TP)
234,315 6
5,4
7,1

Закінчення таблиці 2
Речовина
Приписане значення температури рівноваги Тх, К
Змінення температури

за тиску р (dTIdp), 10 ®К • Па’1 (мК • атм’1)
за глибини занурення h В = dTIdh, Ю’К • м’1
Н2о (ТР)
273,16
-7,5
- 0,73
Ga
302,914 6
-2,0
- 1.2
In
429,748 5
4,9
3,3
Sn
505,078
3,3
2,2
Zn
692,677
4,3
2,7
Al
933,473
7,0
1.6
Ag
1 234,93
6,0
5,4
Au
1 337,33
6,1
10,0
Cu
1 357,77
3,3
2,6
Примітка. Стандартним тиском для точок плавлення або тверднення є нормальний атмосферний тиск (р = 101325 Па). У випадку потрійних точок (ТР) впливає тільки гідростатичний тиск, що є функцією глибини рідкої фази.

4.2.1.3 МТШ-90 охоплює ряд температурних діапазонів і піддіапазонів, у кожному з яких вста­новлено своє визначення температури Т90. Деякі з цих діапазонів і піддіапазонів перекриваються. У цьому випадку існують різні визначення Т90 Ці визначення є еквівалентними; жодному з них не може бути надано переваги. Практично в усіх таких випадках можливими розбіжностями внаслі­док різного визначення Т90 можна нехтувати.
4.2.2 Визначення МТШ-90
4.2.2.1 Положенням про МТШ-90 встановлено таке визначення цієї шкали:
• в діапазоні від 0,65 до 5,0 К температуру Т90 визначено залежністю тиску насиченої пари ізотопів гелію 3Не і 4Не від температури (4.2.2.2);
• в діапазоні від 3,0 К до потрійної точки неону (24,5561 К) температуру Т90 визначають за допомогою гелієвого газового термометра (градуйованого в трьох реперних точках) і встановле­них інтерполяційних формул (4.2.2.3);
• в діапазоні від потрійної точки рівноважного водню (13,8033 К) до точки тверднення срібла (961,78 °С) температуру Т90 визначають за допомогою платинових термометрів опору, які граду­йовано у певних наборах основних реперних точок, із застосуванням установлених інтерполяцій­них формул (4.2.2.4);
• вище точки тверднення срібла (961,78 °С) температуру Т90 визначають відповідно до за­кону випромінення Планка за допомогою одної з трьох реперних точок: точки тверднення срібла, точки тве