溫度是國際單位制中七個基本單位之一,在物理學單位中占有非常重要的地位。目前國際上公認的最基本的溫度是根據(jù)熱力學第二定律來定義的,稱為熱力學溫度。
理想氣體的等容和等壓的延長線都交于一點,即在溫度坐標軸的t=-273.15℃處,如右圖所示。熱力學溫標給出了絕對零度為-273.15℃的概念,也稱絕對溫標。熱力學溫標的起點為絕對零度。
水三相點是國際溫標中的一個極為重要的定義固定點,是用來定義熱力學溫度單位——開爾文的基本點。水的三相點就是水的固、液、汽三相共存的溫度,水三相點壓力為610.75Pa,溫度為273.16K(0.01℃)。水三相點的復(fù)現(xiàn)性優(yōu)于0.1mK。
熱力學溫度的單位為開爾文,定義為水三相點的熱力學溫度的1/273.16,符號為K。


水三相圖
溫度測量的基礎(chǔ)是溫標,溫標實際上就是溫度的數(shù)值表示方法,它用來保證溫度量值的準確、一致和正確傳遞。溫標包括定義固定點、內(nèi)插儀器和內(nèi)插公式三個基本要素。
我國目前采用的溫標是ITS-90國際溫標,它是我國溫度量值統(tǒng)一的基礎(chǔ)。ITS-90通過各溫區(qū)和分溫區(qū)來定義開爾文溫度T90:
0.65K到5.00K之間, T90由3He和4He的蒸氣壓與溫度的關(guān)系式來定義。
3.0K到氖三相點(24.5661K)之間,T90用氦氣體溫度計來定義。
平衡氫三相點(13.8033K)到銀的凝固點(961.78℃)之間,T90用鉑電阻溫度計來定義。它使用一組規(guī)定的定義固定點和規(guī)定的參考函數(shù)以及內(nèi)插溫度的偏差函數(shù)來分度。
銀凝固點(961.78℃)以上的溫區(qū),T90是借助于一個定義固定點和普朗克輻射定律來定義。

ITS-90分溫區(qū)定義固定點
83.8058K~273.16K溫度副基準裝置
我院建立保存的83.8058K~273.16K溫度副基準裝置主要由水三相點裝置、汞三相點裝置、氬三相點裝置以及副基準鉑電阻溫度計組成,用于準確復(fù)現(xiàn)ITS-90溫標規(guī)定的83.8058K~273.16K溫區(qū)內(nèi)的溫度量值。該裝置與中國計量科學研究院共同承擔著我國83.8058K~273.16K溫區(qū)的量值傳遞工作,維持全國溫度量值的統(tǒng)一。
根據(jù)ITS-90溫標的定義,在83.8058K~273.16K 溫度范圍內(nèi)的溫度值,T90用鉑電阻溫度計來定義。它使用氬三相點、汞三相點和水三相點三個定義固定點和規(guī)定的參考函數(shù)以及內(nèi)插溫度的偏差函數(shù)來分度鉑電阻溫度計。
參考函數(shù)為:

偏差函數(shù)為:

式中,a,b系數(shù)由標準鉑電阻溫度計在水三相點,氬三相點,汞三相點測量求得的W與對應(yīng)的參考函數(shù)的偏差求得。
裝置技術(shù)指標:
測量范圍: 83.8058K~273.16K
不確定度: U=0.22mK~1.0mK,k=2

氬三相點裝置結(jié)構(gòu)圖

83.8058K~273.16K 副基準主要裝置圖
273.15K~933.473K 溫度副基準裝置
我院建立保存的273.15K~933.473K溫度副基準裝置主要由水三相點裝置、銦凝固點、鎵熔點、錫凝固點裝置、鋅凝固點、鋁凝固點裝置以及副基準鉑電阻溫度計組成,用于準確復(fù)現(xiàn)ITS-90溫標規(guī)定的273.15K~933.473K溫區(qū)內(nèi)的溫度量值。該裝置與中國計量科學研究院共同承擔著我國273.15K~933.473K溫區(qū)的量值傳遞工作,維持全國溫度量值的統(tǒng)一。
根據(jù)ITS-90溫標的定義,在273.15K~933.473K溫度范圍內(nèi)的溫度值,T90用鉑電阻溫度計來定義。它使用鋁凝固點、鋅凝固點、錫凝固點、銦凝固點、鎵熔點、水三相點六個定義固定點和規(guī)定的參考函數(shù)以及內(nèi)插溫度的偏差函數(shù)來分度鉑電阻溫度計。
參考函數(shù)為:

偏差函數(shù)為:

式中,a,b,c系數(shù)由標準鉑電阻溫度計在水三相點,錫凝固點,鋅凝固點和鋁凝固點溫度測量求得的W值與對應(yīng)的參考函數(shù)的偏差求得。
裝置技術(shù)指標:
測量范圍: 273.15K~933.473K
不確定度: U=0.22mK~2.1mK,k=2

鋅凝固點裝置結(jié)構(gòu)圖


273.15K~933.473K 副基準主要裝置圖
鉑銠10-鉑熱電偶固定點裝置
我院建立和保存的鉑銠10-鉑熱電偶固定點裝置主要由銅凝固點裝置、鋁凝固點裝置、鋅凝固點裝置和標準組鉑銠10-鉑熱電偶組成,是熱電偶傳遞系統(tǒng)的最高標準裝置。該裝置擔負著西南地區(qū)和其他地區(qū)的熱電偶的量值傳遞工作,與中國計量科學研究院共同維持著我國熱電偶溫度傳感器的量值統(tǒng)一,并與各國在熱電偶溫度傳感器的量值保持一致。
技術(shù)指標:
測量范圍:419.527℃~1084.62℃
不確定度:U=0.1℃,k=2
固定點爐結(jié)構(gòu)圖
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