2-2. Практические температурные шкалы

В СССР с 1/1 1976 г. установлены практические температурные шкалы, предназначенные для обеспечения единства измерений температуры от 0,01 до 100 000 К, и методы их осуществления

(ГОСТ 8.157-75). Эти температурные шкалы установлены с учетом рекомендации Международного комитета мер и весов и его Консультативного комитета по термометрии.

Рассматриваемые ниже практические температурные шкалы образуют единую систему температурных шкал, непрерывную от 0,01 до К, реализуемых различными методами. При этом они установлены таким образом, что температуры, измеренные по ним, близки к термодинамическим температурам.

Единицей температуры по практическим температурным шкалам, установленным ГОСТ 8.157-75, так же как и единицей термодинамической температуры, является кельвин вместо прежнего наименования градус Кельвина. Допускается применение единицы температуры — градус Цельсия Между температурой выраженной в кельвинах, и температурой выраженной в градусах Цельсия, установлено соотношение

где

Единица кельвин определена как часть термодинамической температуры тройкой точки воды. Градус Цельсия равен кельвину. Температурные разности (интервалы) выражаются в кельвинах, но могут быть выражены также в градусах Цельсия вместо ранее применявшегося обозначения град

Методы воспроизведения практическихтемпературных шкал, рассматриваемых ниже, определяют требования к средствам измерений, входящим в состав государственных эталонов для соответствующих диапазонов температуры.

Температурная шкала термометра магнитной восприимчивости ТШТМВ. Эта температурная шкала, основанная на зависимости магнитной восприимчивости термометра из церий-магниевого нитрата от температуры устанавливается для диапазона температур от 0,01 до 0,8 К. Зависимость выражается законом Кюри:

где С — константа, определяемая градуировкой магнитного термометра.

Температурная шкала 3Не 1962 г. Эта шкала, основанная на зависимости давления насыщенных паров изотопа гелия -3 от температуры устанавливается для диапазона температур от 0,8 до 1,5 К. Эта зависимость выражается уравнением

где - давление в мм рт. ст. при и ускорении свободного падения, равном

Температурная шкала 4He 1958 г., основанная на зависимости давления насыщенных паров изотопа гелия-4 от температуры

устанавливается для диапазона температур от 1,5 до 4,2 К. Эта зависимость представлена в табличной форме (ГОСТ 8.157-75).

Температурная шкала германиевого термометра сопротивления ТШГТС. Шкала ТШГТС, основанная на зависимости электрического сопротивления германиевого термометра от температуры устанавливается для диапазона температур от 4,2 до 13,81 К. Зависимость выражается соотношением

где константы, определяемые градуировкой германиевого термометра сопротивления по газовому термометру.

Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68) устанавливается для температур от 13,81 до 6300 К. Температурная шкала МПТШ-68 основана на ряде воспроизводимых равновесных состояний, которым присвоены точные значения температур — основных реперных (постоянных) точек, и на эталонных приборах, градуированных при этих температурах. В интервалах между температурами постоянных точек интерполяцию осуществляют по формулам, устанавливающим связь между показателями эталонных приборов и значениями температуры. Основные реперные точки реализуются как определенные состояния фазовых равновесий некоторых чистых веществ. Равновесные состояния и приписанные им значения температуры приведены в табл. 2-2-1.

Для температур от 13,81 до 903,89 К (от — 259,34 до в качестве эталонного прибора применяют платиновый термометр сопротивления. Для области температур ниже 0°С соотношение между сопротивлением термометра и температурой определяют стандартной функцией и специальными уравнениями для вычисления поправок к этой функции согласно ГОСТ 8.157-75. Для области от 0 до 630,74°С соотношение между сопротивлением термометра и температурой выражается двумя уравнениями в форме полиномов

Для температур от 630,74 до 1064,43°С в качестве эталонного прибора 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 (от 1064,43 до температуру определяют в соответствии с законом излучения Планка

Температурная шкала пирометра микроволнового излучения (ТШПМИ). ТШПМИ, основанная на зависимости спектральной плотности энергии излучения черного тела от температуры в микроволновом диапазоне излучения, устанавливается для диапазона температур от 6300 до 100 000 К- Эта зависимость выражается Уравнением

(см. скан)

где и спектральная плотность энергии излучения черного тела в диапазоне микроволнового радиоизлучения при температуре точке затвердевания золота

Для построения температурной шкалы по микроволновому излучению используют тепловое излучение с длинами волн более 1 мм.

Передача размера единицы температуры, а вместе с тем и практических температурных шкал от эталонов образцовым средствам измерений и от них рабочим средствам измерений с указанием погрешностей, производится в соответствии с поверочными схемами (ГОСТ 8.082-73, ГОСТ 8.083-73 и др.). В поверочных схемах указаны также основные методы поверки средств измерений температуры.