国际实用温标

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国际实用温标,是一个国际协议性温标,它与热力学温标相接近,而且复现精度高,使用方便。国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS-90。

国际实用温标简介

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国际间的协议性温标,是世界上温度数值的统一标准。一切温度计的示值和温
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度测量的结果(极少数理论研究和热力学温度测量除外)都应该表示成国际实用温标温度,它的温度数值可以表示成开尔文温度摄氏温度的数值。

国际实用温标统一标准

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为了更好地统一国际间的温度量值,国际计量大会于1927年决定采用
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国际温标。从国际温标的定义方法来看,它仍然是一种经验温标。但它是以热力学温度为标准而制定的,是热力学温度的一种近似,这是它与历史上各种经验温标的根本区别。

国际实用温标发展过程

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1887年国际计量委员会曾决定采用氢温标作为国际上的标准温标,
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它以定容氢气体温度计作为基础,以精密玻璃水银温度计作为传递氢温标的二级标准。1927年第七届国际计量大会决定采用1927年国际温标,规定了6个固定点,并以铂电阻温度计、铂铑/铂热电偶和光学高温计(见高温计)作为温标的内插仪器(见温度测量)。1948年对国际温标作了若干重要的修改,并更名为1948年国际温标。复现温标的实验程序实质上保持不变,但是对银凝固点的温度指定值和光学高温计使用的第二辐射常数с2的数值作了修改,使得高温部分的温度数值发生了一定的变化。在接近800℃处新旧温标的数值变化为0.4K。1960年第十一届国际计量大会采用了1948年国际温标的修订版,并定新名为“1948年国际实用温标(1960年修订版)”,这一次仅在文字上和方法细节上作了某些修改,而全部温度数值保持不变。1969年开始实行的1968年国际实用温标,对旧温标作了一系列重要的修改:①温标的下限由氧沸点(约90K)延伸到氢三相点(13.81K);②修改了定义固定点的温度指定值和内插公式,以使国际实用温标温度更接近于相应的热力学温度;③采用了第二辐射常数c2的新的更加准确的数值(0.014388m·
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K)。 这些都使温度数值发生变化。1975年又对温标的文本作了一次修订,但全部温度数值保持不变。目前国际计量学界又在酝酿修改国际实用温标。总之,随着科学技术的进步,国际实用温标要不断修改。但是,作为一种使用很广泛的国际标准,又应当保持相对的稳定性,修改不宜过于频繁。

国际实用温标定义与内容

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国际实用温标是以一些可复现的平衡态(定义固定点)的温度指定值,以及在
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这些固定点上分度的标准内插仪器作为基础的。固定点之间的温度,由内插公式确定。定义固定点是一些纯物质的相平衡态。1968年国际实用温标(1975年修订版)所采用的定义固定点及其温度指定值列在附表中。除了氢的三相点和17.042K平衡氢沸点(压强E0=33360.6Pa)以外,其他定义固定点都是在标准大气压(压强p0=101325Pa)下的平衡态。表中氩三相点可以用来代替氧冷凝点,锡凝固点可以用来代替水沸点。
1968年国际实用温标分成三个温区,分别用标准铂电阻温度计、标准铂铑(10%)/铂热电偶和普朗克辐射定律来定义这些温区内的温度数值。
在-259.34℃(13.81K)~630.74℃温区内,1968年国际实用温标是按照标
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准铂电阻温度计的电阻比W(T)定义的。WT)是温度计在温度T时电阻R(T)与它在零摄氏度时电阻R(0℃)之比。这个温区又分成两段,在0~630.74℃范围内,温度t由下式定义 式中t┡由下式决定: (2) 国际实用温标
式中W(t┡)=R(t┡)/R(0℃)。常数R(0℃)、αδ是根据标准铂电阻温度计在水三相点、水沸点(或锡凝固点)和锌凝固点上的分度结果来确定的。
在-259.34℃~0℃范围内,温度T由下式定义 , (3)
式(T)是由式(4)给出的参考函数 。 (4)
参考函(T)的详细数值表(内插准确度优于0.1mK)可查阅本条的参考书目
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。在此范围内又细分成四个小温区,其中每一个小温区中的ΔWi(T)由一个T的多项式确定。多项式中的常数,又由固定点上的ΔWi(T)值和小温区连接点上dΔWi(T)/dT不应有不连续这一条件确定。各小温区中ΔWi(T)的具体函数形式,以及公式(4)中的系数αj,也可查阅本条的参考书目。
在630.74℃~1064.43℃温区内,温度t由下式决定
E(t)=α+bt+ct2, (5)
式中E(t)是标准铂铑(10%)/铂热电偶在其自由端处于0℃,其工作端处于t℃时的电动势。常数ab、с是根据热电偶在630.74℃±0.2℃(由标准铂电阻温度计测定温度的准确值),银凝固点和金凝固点测得的电动势E(t)求出。
1064.43℃(1337.58K)以上,温度t(t=T-273.15K)由下式定义 (6)
式中L(λ,T)和L(λ,T)是在波长为λ(真空中),温度分别为T
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(金凝固点,=1337.58K)的黑体的光谱辐射度(即光谱辐射亮度)。c2为第二辐射常数。

国际实用温标温标的实现与传递

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为了将国际实用温标从定义变成现实的温度标准,许多国家都由本国的国家
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计量机构负责实现国际实用温标,并通过经常的国际对比,以保证国际间温度量值的统一。中国计量科学研究院用一套实物(包括实现温标固定点的装置和基准温度计组)来复现国际实用温标,并以此作为中国温度计量的最高标准(见彩图)。为了统一全国的温度量值,还建立了一套传递检定系统。在基准温度计下面,设有一等和二等标准温度计,通过逐级检定,将中国计量科学研究院所建立和保存的国际实用温标传递到各部门和各地区去。一切新生产和使用中的温度计(包括测温仪表),都应进行定期的检定,以保证其示值符合国际实用温标。 国际实用温标

国际实用温标参考书目

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凌善康、赵琪、李讦谟、李湜然编著:《温度-温标及其复现方法》,计量出版社,北京,1984。
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自然学科 科技