Реперные точки

Вводная глава книги содержит краткое обсуждение понятия температура , обзор истории термометрии и вскрывает важное различие между первичной и вторичной термометриями. В гл. 2 рассматриваются истоки известных международных соглашений о термометрии, обсуждаются развитие и современное состояние Международной практической температурной шкалы. В гл. 3 рассмотрены главные методы измерения термодинамических температур, к которым относится газовая термометрия, акустическая термометрия и шумовая термометрия. В гл. 4 описаны реперные точки температуры, тройные точки и точки кипения газов, точки затвердевания и сверхпроводящие точки металлов. Здесь же рассмотрены требования к однородности температуры при сравнении термометров. Три последующие главы посвящены основным методам практической термометрии, термометрам сопротивления, термопарам и термометрии по излучению. Во всех главах, в том числе и во вводной, даны не только физические основы методов высшей точности, применяемых в эталонных лабораториях, но и их подробное описание. Приведены также примеры измерений температуры в промышленных условиях. Книга завершается краткой главой о ртутной термометрии. Каждая глава дополнена обширной библиографией. [c.9]

Предложенное определение неединственности шкалы может относиться лишь к случаю, когда шкала воспроизводится на одной и той же аппаратуре для реализации реперных точек. Для международной шкалы, кото- [c.45]

Этим полиномом были описаны результаты измерений с газовым термометром, выполненные НФЛ [2]. Окончательная таблица получила название Предварительная таблица значений зависимости W 01 Т для платинового термометра сопротивления в интервале от 12 до 273,15 К, ККТ-64 и была опубликована ККТ [7]. В табл. 2.3 приведены наиболее надежные значения температур реперных точек в соответствии с таблицей ККТ-64 [3]. Эти значения были получены после публикации таблицы ККТ-64 и несколько отличаются от значений, рекомендованных в самой таблице. [c.52]

Вскоре после того как таблица ККТ-64 была рассчитана, рабочая группа ККТ предложила в 966 г. новую предварительную шкалу, где были учтены новые результаты измерений температуры кипения кислорода и тройной точки водорода, выполненные газовым термометром [34]. Эти рекомендованные значения реперных точек также приведены в табл. 2.3. [c.52]

Уорд И Комптон [57], сравнивая в интервале от 4,2 до 373,15 К 37 платиновых термометров сопротивления из десяти лабораторий. Сличение было выполнено в пятидесяти температурных точках, с тем чтобы обнаружить расхождения их градуировок как в реперных точках, так и между ними. Оценка точности сличений приведена на рис. 2.5, который служит хорошей иллюстрацией современных возможностей сличения термометров при низких температурах. Происхождение термометров было весьма различным, основная часть поступила от трех коммерческих фирм, а остальные были сделаны [c.57]

Рис. 2.7. Максимальное С/) и среднеквадратичное (2) отклонения для 35 термометров после приведения их показаний к единым значениям реперных точек [57].

Рис. 2.9. Максимальное (I) и среднеквадратичное (2) различия наклонов температурных шкал (в мК/К) для 35 термометров после приведения их показаний к единым значениям реперных точек [57].

При температурах выше 630 °С как оптическая пирометрия, так и шумовая термометрия показали, что шкала, основанная на —10% РЬ/Р1 термопарах, заметно отклоняется от термодинамической шкалы при сушествующих значениях реперных точек, как показано на рис. 2.11. Пока еше отсутствуют измерения, которые соединили бы верхнюю границу [c.62]

Реперная точка Погрешность воспроизведения, мК Погрешность по НФЛ-75. -мК к - Т К ИЛИ Г5В. К ДГ, мК [c.65]

Таблица 2.6. Реперные точки ПТШ-76

Реперные ТОЧКИ Гтг,. к Реперные точки Т т, . к [c.67]

Эти два основных метода газовой термометрии в последние годы были значительно усовершенствованы. В зависимости от исследуемой области температур каждый метод можно усовершенствовать по-разному. Например, при использовании метода РУ-изотерм в области температур от 2 до 30 К довольно трудно точно определять количество газа в колбе газового термометра, используя 273,16 К в качестве реперной точки. Поэтому в низкотемпературной области выбирается опорная температура Тг, и количество газа в колбе при близких к ней температурах может быть определено, если известно количество газа при реперной температуре. Для этого случая можно записать [c.88]

РЕПЕРНЫЕ ТОЧКИ И ВАННЫ СРАВНЕНИЯ [c.138]

В этой главе рассмотрены основные принципы высокоточной реализации реперных точек. Во многих случаях, когда нет необходимости в термометрии высшей точности, ставится вопрос о том, как реализовать реперную точку не со столь высокой воспроизводимостью. На этот вопрос дать уверенный ответ почти никогда не удается. В процедуре реализации реперной точки существует много возмущающих факторов, любой из которых может привести к понижению уровня точности. Обычно [c.138]

Реперные точки и ванны сравнения [c.139]

В книге английского ученого Т. Куинна, заместителя директора Л еждународного бюро мер н весов, обобщены результаты развития термометрии за последние 25 лет в интервале температур от 0,5 до 3000 К и обсуждается ее современное состояние. Подробно рассмотрены принципы построения термодинамической и практических температурных шкал, возможности различных методов точного измерения термодинамической температуры, термометры сопротивления н термопары, реперные точки температурных шкал, перспективы совершенствования действующей сегодня МПТШ-б8, а также некоторые наиболее важные случаи измерения температуры в промышленных условиях. [c.4]

План работы Консультативного комитета по термометрии (ККТ) предусматривает замену в 1987 г. МПТШ-68 новой шкалой, создаваемой на уровне современных экспериментальных возможностей с учетом новых данных о термодинамических температурах реперных точек и с устранением недостатков МПТШ-68. Часть этих недостатков, выявленных в течение прошедшего десятилетия, может быть устранена сравнительно легко. [c.6]

Наибольшие трудности встречает сегодня выбор метода воспроизведения будущей МПТШ в интервале 13,8—24 К. Традиционная схема с платиновым термометром, градуированным в реперных точках, неизбежно потребует применения точек по температурам кипения водорода со всеми их недостатками, поскольку здесь просто не существует тройных точек в числе, достаточном для точного вычисления поправочной функции. Отметим, что пока не удалось получить удовлетворительных результатов для тройной точки дейтерия вблизи 18 К. Это связано, по-видимому, с недостаточной изученностью процессов орто-пара конверсии. К этому добавляются характерные для измерений с платиновым термометром в этом интервале температур проблемы их стабильности. Преимущество традиционного метода состоит в возможности перекрыть большой интервал температур единственным и очень широко применяемым прибором, каким является платиновый термометр сопротивления. [c.7]

В 1889 г. 1-я ГКМВ утвердила принятую МКМВ в 1887 г. шкалу водородного газового термометра постоянного объема, основанную на реперных точках плавления льда (О °С) и кипения воды (100 °С) и получившую название нормальной водородной шкалы в качестве международной практической шкалы. В описании шкалы указывалось начальное давление заполнения (1 м рт. ст. при о °С) и никаких поправок на отклонение свойств водорода от идеального газа не вводилось. По этой. причине шкала была названа практической . Она, очевидно, и не была термодинамической, поскольку наблюдалась зависимость результатов измерений от свойств рабочего газа. В гл. 3 будет подробно рассмотрено, каким образом отклонения от свойств идеального газа учитываются в газовой термометрии. Здесь же следует подчеркнуть, что для газового термометра постоянного объема, калиброванного в двух точках и примененного для интерполяции между ними, как это сделал Шаппюи, погрешности, вызванные неидеальностью газа, скажутся лишь в меру изменения самой неидеальности между реперными точками. Для водорода эти изменения от О до 100 °С неве- [c.39]

В последние два десятилетия 19 в. было выполнено много измерений с газовым термометром, в том числе при температурах выше 600 °С. Были найдены значения ряда точек кипения и затвердевания в основном по показаниям азотного газового термометра постоянного давления. Подробный обзор этих достижений дал в 1899 г. Каллендар на сессии БАРН, где он выступил с предложениями о практической температурной шкале [12]. Каллендар предложил принять платиновый термометр сопротивления, калиброванный в точке замерзания воды и точках кипения воды и серы в качестве основы шкалы. Он предложил также отобрать конкретную партию платиновой проволоки для изготовления термометров, несущих шкалу. Он предложил приблизить эту шкалу к шкале идеального газа, приняв для точки кипения серы результаты измерений с газовым термометром, и назвать ее температурной шкалой Британской ассоциации. Свои предложения Каллендар обосновал проверкой квадратичной формулы разностей между так называемой платиновой температурой и температурами, определяемыми по газовому термометру, которые были ранее найдены в МБМВ Шаппюи и Харкером [15, 35]. Каллендар представил также перечень значений вторичных реперных точек, основанный на его анализе измерений с газовым термометром. Эти числа приведены в табл. 2.1 вместе с принятыми в МПТШ-68. [c.41]

Шкала 1927 г. подверглась позже значительному усовершенствованию в деталях, однако принципы ее не изменились. Шкала по-прежнему основывается на наборе определяющих реперных точек, интерполяционном инструменте, отвечающем ряду требований, и конкретном уравнении для интерполяции. Набор узаконенных реперных точек сам по себе недостаточен для установления щкалы. Однако часть шкалы МТШ-27 выше О С° полностью определена по платиновому термометру сопротивления при использовании точек льда, кипения воды и серы совместно с квадратичным интерполяционным уравнением. Дополнительные реперные точки внутри интервала, в котором шкала определена, могут использоваться для разных целей, но никакого влияния на узаконенную шкалу не оказывают. Это замечание, разумеется, полностью относится и к МПТШ-68. [c.45]

Описывая определение температуры по практической шкале, часто говорят, что температура найдена по показаниям группы термометров, изготовленных из одной партии материала, чтобы уменьшить отклонения шкалы от единственности. Это часть того, что предлагал Каллендар на сессии БАРН в 1899 г. Было выдвинуто много аргументов в пользу шкалы, основанной на этом принципе и называемой нередко проволочной шкалой. В национальных лабораториях нередко МПТШ поддерживается в течении многих лет набором термометров, для которых известны индивидуальные отклонения от подобных термометров, находящихся в других лабораториях. Основное возражение против проволочной шкалы состоит в отсутствии универсальности. Если по какой-либо причине все конкретные термометры, хранящие шкалу в данной лаборатории, утрачены или повреждены и то же самое случилось с термометрами в других лабораториях, то нет никаких возможностей восстановить шкалу. В то же время существование шкалы, основанной на реперных точках и утвержденном методе интерполяции, не зависит ни от каких конкретных термометров или их группы. За эту безопасность приходится платить отклонениями от единственности и дополнительными трудностями, связанными с уменьшением этих отклонений до приемлемого уровня. [c.46]

МПТШ-68 условно разделяется на 4 интервала а) от 13,81 до 273,15 К б) от 0 °С до 630,74 °С в) от 630,74 до 1064,43 °С и г) выше 1064,43 °С. В интервале а шкала определена шестью низкотемпературными реперными точками (табл. 2.3) и стандартной зависимостью tt7J кт-68 (Т ев), которая представляет собой усовершенствованную таблицу ККТ-64. Термометры градуируются в этих шести точках и дополнительно в тройной точке воды и точке кипения воды. Затем для них по результатам градуировки вычисляются поправки зависимости ДИ7(Т б8) в четырех диапазонах, как схематически показано на рис. 2.4. В каждом из этих диапазонов значение (Т в) для данного термометра равно сумме стандартного значения и поправки ДИ7(7 б8). Требова- [c.53]

В интервале б от О °С до 630,75 °С шкала определяется все тем же квадратичным уравнением Каллендара, исправленным с учетом новых значений температур реперных точек по результатам измерений с газовым термометром [54]. При использовании видоизмененного уравнения Каллендара вычисляется температура которая затем позволяет найти температуры по МПТШ-68 согласно формуле (10) [48], приведен- [c.54]

В интервале в МПТШ-68 определяется термопарой из платины и сплава 10 % родия с платиной, градуированной при 630,74 °С, а также в точках затвердевания серебра и золота с использованием квадратичной интерполяционной формулы. Разработаны требования к величинам термо-э. д. с. термопары в реперных точках, которым этот прибор должен удовлетворять при воспроизведении шкалы. В гл. 6 будет показано, однако, что эти требования часто неоправданно строги. Было найдено, что если один из электродов термопары изготовлен из чистой платины, а другой содержит родий в пределах от 10 до 13%, то шкала воспроизводится удовлетворительно. Главная проблема при использовании термопар состоит в их недостаточной воспроизводимости. Причины этого рассматриваются в гл. 6 и хотя они понятны, их воспроизводимость очень трудно улучшить. Проблема в том, что измеряемая термо-э. д. с. возникшая вследствие разности температур спаев термопары, зависит не только от этой разности температур, но и от однородности проволоки электродов термопары. Если электроды не вполне однородны, то измеренная термо-э. д. с. начинает зависеть от конкретного распределения температуры вдоль проволок от горячего до холодного спаев. Найдено, что по этой причине для термопар из Р1 —10% НМ/Р в интервале 630—1064 °С достижимая точность не превышает 0,2 °С. Современные требования к точности измере- [c.55]

Сравнение рис. 2.6 и 2.7 показывает, что основная часть найденных отклонений между термометрами вызвана расхождениями их градуировок в реперных точках. Если, как показано на рис. 2.7, эту часть отклонений устранить, остаточные расхождения становятся гораздо меньшими. Тогда кривая среднеквадратичных отклонений на рис. 2.7 становится хорошей оценкой единственности МПТШ-68 при использовании современных термометров. На рис. 2.8 показаны расхождения в наклонах шкал по показаниям пар термометров в соответствии с их исходными градуировками. Эти расхождения невелики выше 27 К, но при более низких температурах становятся существенными для измерений теплоемкости. Поэтому следует проявлять осторожность при интерпретации точных измерений теплоемкости и других величин, связанных с разностью температур при низких температурах, особенно если они выполнены [c.58]

Термодинамические температуры всех реперных точек МПТШ-68 были получены только на основе газовой термометрии. Единственное исключение составляло значение точки кипения равновесного водорода е-Нг, выбранное с учетом измерений в НБЭ с акустическим термометром. Последние данные о численных значениях термодинамических температур выше 13,81 К также в основном опираются на измерения с газовым термометром, хотя и существуют довольно точные акустические данные вплоть до 20 К, а также сведения об отношениях температур, найденных оптическим и шумовым методами выше 630 °С, и результаты измерения полного излучения между 327 и 365 К- Различные уточнения были получены методом магнитной термометрии вплоть до 90 К, однако, как будет показано в гл. 3, магнитная термометрия не является первичной и не может существовать независимо. [c.61]

Таблица 2.4, Погрешности АТ значений реперных точек МПТШ-68,

Принципиально новые сведения о термодинамической шкале при низких температурах были получены Берри с газовым термометром НФЛ в интервале от 2,6 до 27,1 К [4]. Эти данные были подтверждены при новых измерениях с шумовым термометром до 4,2 К [40], с акустическим термометром от 4,2 до 20К [20] и с новым типом газового термометра [28, 29], где использована температурная зависимость диэлектрической проницаемости. Применив диэлектрический газовый термометр в качестве интерполяционного прибора, Гьюген и Мичел подтвердили данные Берри в интервале от 4,2 до 27 К-Значения низкотемпературных реперных точек установленной Берри шкалы НФЛ-75 приведены в табл. 2.5. [c.63]

Таблица 2.5. Реперные точки по шкале НФЛ-75 и расхождения ДГ с МПТШ-68 и шкалой Нббв- Оценки погрешностей на уровне За

В шкалу ПТШ-76 введены реперные точки по температурам переходов пяти металлов в нулевом магнитном поле из сверхпроводящего в нормальное состояние. Эти металлы входят в прибор, разработанный в НБЭ под названием Стандартный справочный материал ЗКМ 767 . Некоторый недостаток ПТШ-76 состоит в том, что один из рекомендованных способов ее воспроизведения тесно связан с конкретным прибором, который изготавливается только в НБЭ. Можно надеяться, что в будущем удастся изготавливать наборы из пяти металлов с достаточно воспроизводимыми свойствами, с тем чтобы и температуры переходов имели одно и то же значение независимо от происхождения образца. Значения температур, приписанные сверхпроводящим переходам свинца, индия и алюминия, соответствуют среднему значению, полученному по шкалам различных лабораторий после согласования шкал с ТхАс- Неопределенность в этих значениях оценена величиной 0,5 мК- Значение температуры сверхпроводящего перехода цинка получено по магнитному термометру НФЛ, а для кадмия — по магнитному термометру НФЛ и шумовому термометру НБЭ. Детальное описание ПТШ-76, историю ее создания и построения можно найти в работе Дюрье и др. [22]. [c.68]

В гл. 2 излагалось, каким образом на основе ряда реперных точек и определенных методов интерполяции между ними возникла Международная практическая температурная шкала (МПТШ). Реперными точками первой МПТШ являлись точки кипения кислорода, воды и серы, точки затвердевания воды, серебра и золота. В современной редакции шкалы добавлены точки кипения водорода и неона, тройные точки водорода, неона, аргона, кислорода и воды, точки затвердевания олова и цинка в свою очередь точка кипения серы исключена. В последние годы тройные точки и точки затвердевания считаются более предпочтительными по сравнению с точками кипения по простой причине они могут быть реализованы без необходимости измерять давление. Продолжающийся рост требований к увеличению точности реализации точек кипения приводит к необходимости более точных измерений давления, что сопряжено с очень большими трудностями. Например, для реализации точки кипения воды с воспроизводимостью по температуре 0,1 мК необходимо измерение давления с погрешностью 0,3 Па в свою очередь в точке кипения серы изменения давления 0,3 Па приводят к изменениям температуры на 0,2 мК- Необходимость в расширении МПТШ ниже 13,81 К, т. е. в область, где тройных точек не существует, привело к разработке реперных точек, основанных на фазовых переходах в твердом теле. Наиболее важным шагом в этом направлении явилось принятие в качестве реперных точек нижней части ПШТ-76 температур сверхпроводящих. переходов. [c.138]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...