ITS-90
DieInternationale Temperaturskala von 1990(International Temperature Scale of 1990:ITS-90) wurde 1989 vom Internationalen Komitee für Maß und Gewicht (CIPM) verabschiedet. Sie definiert Temperaturen in den EinheitenKelvinundGrad Celsiusund unterstützt die Vergleichbarkeit und Kompatibilität von Temperaturmessungen. Sie wird benötigt, da die Messung derthermodynamischen Temperaturmittels einesPrimärthermometerssehr kompliziert und zeitaufwendig ist. Im Gegensatz dazu ist die Temperaturbestimmung mitSekundärthermometerneinfacher. Allerdings müssen diese kalibriert werden, was durch die ITS-90 ermöglicht wird.[1]
Aufbau
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die ITS-90 definiert von 0,65 K bis zu den höchsten messbaren Temperaturen, die Temperaturenin Kelvin undin Grad Celsius, welche eine möglichst gute Annäherung an die wirkliche thermodynamische Temperatur darstellen. Dazu legt die ITS-90 spezielle Temperaturen, sogenannte Fixpunkte (zumeist Temperaturen bestimmter Phasenübergänge einiger Stoffe), fest, die in der Vergangenheit mit einem Primärthermometer ermittelt wurden. Zwischen diesen Temperaturwerten wird mittels definierter Thermometerinterpoliert(sehr selten auchextrapoliert), die zuvor an den Fixpunktenkalibriertwurden. Die Skala ist in einzelne Bereiche unterteilt, in denen ein bestimmtes Interpolationsthermometer vorgeschrieben ist. Die einzelnen Temperaturbereiche überlappen sich und führen so zu einer inhärenten Mehrdeutigkeit der Skala, da verschiedene Verfahren und verschiedene Fixpunkte meist nicht exakt dieselben Temperaturen ergeben.[1]
Um die ganze Skala abzudecken, benötigt man:
- Helium-Dampfdruckthermometervon 0,65 bis 5 K,[2]
- Helium-Gasthermometer von 3,0 bis 24,5561 K,[2]
- Platin-Widerstandsthermometervon 13,8033 bis 1234,93 K,[2]
- Spektralpyrometeroberhalb von 1234,93 K,[2]
Die vorgegebenen Werte (der Fixpunkte), auf denen die ITS-90 beruht, geben nur den Stand aus dem Jahre 1990 wieder, und können in einer zukünftigen Skala ITS-XX verfeinert werden. Ebenso können die Interpolationsformeln und sogar die Thermometrie-Verfahren angepasst werden, so wie auch die ITS-90 nur eine Weiterentwicklung ihrer Vorgänger ist, dieIPTS-68und dieEPT-76(Tieftemperaturbereich). So wie heute historische Präzisionsmessungen ineinander umgerechnet werden können, sichert die ITS-90 eine Nachvollziehbarkeit von Temperaturangaben in unserer Zeit für die Zukunft, was die absoluten Verfahren (noch) nicht leisten können.
Die ITS-90 wird bei tieferen Temperaturen durch die vorläufige Tieftemperaturskala von 0,9 mK bis 1 K (Provisonal Low Temperature Scale from 0.9 mK to 1 K,PLTS-2000) ergänzt.[1]
Fixpunkte
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die folgende Tabelle zeigt die Fixpunkte der Skala.[1][2]
| Fixpunkt | Temperatur (K) | Temperatur (°C) |
|---|---|---|
| Tripelpunkt vonWasserstoff | 13,8033 | −259,3467 |
| Tripelpunkt vonNeon | 24,5561 | −248,5939 |
| Tripelpunkt vonSauerstoff | 54,3584 | −218,7916 |
| Tripelpunkt vonArgon | 83,8058 | −189,3442 |
| Tripelpunkt vonQuecksilber | 234,3156 | −38,8344 |
| Tripelpunkt von Wasser | 273,16 | 0,01 |
| Schmelzpunkt vonGallium | 302,9146 | 29,7646 |
| Erstarrungspunkt vonIndium | 429,7485 | 156,5985 |
| Erstarrungspunkt vonZinn | 505,078 | 231,928 |
| Erstarrungspunkt vonZink | 692,677 | 419,527 |
| Erstarrungspunkt vonAluminium | 933,473 | 660,323 |
| Erstarrungspunkt vonSilber | 1234,93 | 961,78 |
| Erstarrungspunkt vonGold | 1337,33 | 1064,18 |
| Erstarrungspunkt vonKupfer | 1357,77 | 1084,62 |
Im Bereich zwischen 3 K und 5 K (−270,15 °C bis −268,15 °C) werden keine Fixpunkte, sondern der Dampfdruck von Helium verwendet.
Weblinks
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- Internationales Büro für Maß und Gewicht:Guide to the Realization of the ITS-90(2018) englisch
- Überblick über die Geschichte der Temperaturskalen(vom 1. Dezember 2006 imInternet Archive) (englisch)
- Unterschiede zwischen ITS-90, EPT-76 und IPTS-68 (englisch)(PDF; 139 kB) (dieses und weitere Dokumentehier) (PDF-Datei; 136 kB)
- Konvertierung von Temperaturwerten auf unterschiedlichen internationalen Skalen; Gleichungen und Algorithmen.
Literatur
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- Walter Blanke:Die Internationale Temperaturskala von 1990: ITS-90.Hrsg.:Physikalisch-Technische Bundesanstalt.Wirtschaftsverlag NW, Verlag für Neue Wissenschaft, Braunschweig [u. a.] 1989,ISBN 3-89429-040-4.
Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑abcdJoachim Seidel, Jost Engert, Bernd Fellmuth, Joachim Fischer, Jürgen Hartmann, Jörg Hollandt, Erich Tegeler:Die Internationalen Temperaturskalen ITS-90 und PLTS-2000.In:PTB-Mitteilungen.Band117,Nr.3,2017,S.16–22.
- ↑abcdeWalter Blanke:Die neue „Internationale Temperaturskala von 1990 “.In:Physik in unserer Zeit.Band22,Nr.1,1991,S.13–19.