1990년 국제 온도계

International Temperature Scale of 1990

1990년 국제온도척도(ITS-90)는 켈빈 및 섭씨 온도척도를 측정하기 위해 국제측량위원회(CIPM)에서 지정한 장비 교정 표준입니다.이는 열역학적 온도의 근사치로, 국제적으로 온도 측정의 비교 및 호환성을 촉진합니다.0.65K ~ 1357.77K(-272.50°C ~ 1084.62°C) 범위의 14개의 교정 포인트를 정의하고 경우에 따라 겹치는 여러 온도 범위로 세분됩니다.ITS-90은 1927년부터 [1]CIPM에 의해 채택된 일련의 국제 온도 척도 중 가장 최근의 것입니다.1989년 도량형 총회에서 채택된 이 척도는 1968년 국제실용온도척도(1975년 개정판)와 1976년 임시 0.5K~30K 온도척도를 대체한다.CCT는 또한 ITS-90의 실현을 지원하기 위해 여러 온라인 가이드북을 발간했다.ITS-90의 최저 온도는 0.65 K입니다.2000년에는 임시 저온 척도(PLTS-2000)[2]라고 하는 추가 척도를 채택함으로써 온도 척도가 0.9 mK로 더욱 확장되었습니다.

2019년에 켈빈은 재정의되었다.그러나 ITS-90의 불확실성에 비해 변경은 매우 미미했으며, 따라서 ITS-90은 큰 변화 없이 권장되는 실제 온도 척도로 남아 있다.1차 온도 측정 방법의 개선과 함께 재정의는 [3]향후 ITS-90 및 PLTS-2000에 대한 의존을 단계적으로 없앨 것으로 예상된다.

세부 사항

ITS-90은 열역학(절대) 온도 척도(절대 0 참조)를 전체 범위에서 최대한 가깝게 나타내도록 설계되었습니다.전체 범위를 커버하려면 다양한 온도계 설계가 필요합니다.여기에는 헬륨 증기 압력 온도계, 헬륨 가스 온도계, 표준 백금 저항 온도계(SPRT) 및 단색 방사선 온도계가 포함됩니다.

켈빈과 섭씨 온도 척도는 물의 3중점(273.16K 또는 0.01°C)을 사용하여 정의되었지만 물의 3중점과 매우 다른 온도에서 이 정의를 사용하는 것은 비현실적이다.따라서 ITS-90은 14개의 순수 화학 원소와 1개의 화합물(물)의 다양한 열역학적 평형 상태에 기초한 수많은 정의된 점을 사용한다.정의된 지점 대부분은 상전이를 기반으로 합니다. 특히 순수 화학 원소의 용해/동결 지점입니다.그러나 가장 깊은 극저온점은 헬륨과 그 동위원소의 증기압/온도 관계만을 기준으로 하며 나머지 저온점(상온점 이하)은 3중점을 기준으로 한다.다른 정의점의 예로는 평형수소의 삼중점(13.8033K 또는 -259)이 있다.3467°C) 및 알루미늄의 응고점(933.473K 또는 660.323°C).

ITS-90의 정의 고정점은 특정 동위원소 구성을 [4]가진 순수 화학 샘플을 말합니다.그 결과 ITS-90에는 불순물 및 동위원소 조성에 의한 온도 변화를 보정하는 몇 가지 방정식이[6][7] 포함되어 있습니다.

ITS-90을 통해 보정된 온도계는 정의된 [8]점 사이를 보간하기 위해 복잡한 수학 공식을 사용합니다.ITS-90은 변수에 대한 엄격한 제어를 규정하여 랩에서 랩으로 재현성을 보장합니다.예를 들어, 대기압이 다양한 융점에 미치는 작은 영향을 보상한다(다른 고도와 기압에 걸쳐 일반적으로 0.5밀리켈빈 이하).또한 온도 탐침이 시료에 얼마나 깊이 침지되어 있는지에 따른 압력 효과도 표준에서 보상합니다.ITS-90은 또한 "동결"과 "녹는" 점을 구분합니다.측정 시 열이 샘플 안으로 들어가는지(녹고 있는지) 또는 샘플 밖으로 나가는지(냉동)에 따라 구별됩니다.갈륨만 녹는점에서 측정되며, ITS-90의 고정점을 정의하는 다른 모든 금속은 결빙점에서 측정됩니다.

ITS-90의 실질적인 효과는 13개의 화학 원소의 3중점과 동결/융해점이 ITS-90에 따라 보정된 모든 온도 측정에 대해 정확하게 알려진다는 것입니다. 이 13개의 값은 정의에 따라 고정되기 때문입니다.

제한 사항

ITS-90에 따라 보정된 측정치와 열역학 온도 사이에는 작은 차이가 있는 경우가 많습니다.예를 들어, 정밀한 측정 결과 열역학 온도의 2점 정의를 엄격히 준수할 때 하나의 표준 압력 분위기 하에서 VSMOW 물의 비등점은 실제로 373.1339K(99.9839°C)인 것으로 나타났다.갈륨과 인듐의 정의점 사이를 보간해야 하는 ITS-90에 따라 보정했을 때 VSMOW 물의 비등점은 약 99.974°C로 약 10mK 적다.ITS-90의 장점은 다양한 온도에 걸친 편리한 간격, 재현 가능한 정의점을 특징으로 하는 포괄적인 국제 교정 표준의 이점 때문에 다른 지역에 있는 다른 연구소에서 쉽게 동일한 온도를 측정할 수 있다는 것입니다.

"1990년 국제 온도 척도"의 제목에 "척도"라는 단어가 있지만, 이것은 오해의 소지가 있는 잘못된 명칭이다.ITS-90은 저울이 아니라 장비 교정 표준입니다.ITS-90에 따라 보정된 장비로 측정한 온도는 섭씨, 켈빈, 화씨 또는 랭킨과 같은 모든 온도 척도를 사용하여 표시할 수 있습니다.예를 들어, 켈빈 기반 ITS-90 표준에 따라 보정된 장비를 사용하여 온도를 측정하고 그 값을 화씨 눈금 값(예: 211.953°F)으로 변환하여 표시할 수 있습니다.

ITS-90은 절대 영도에 매우 가까운 온도 측정에 사용되는 고도로 특수화된 기기 및 절차를 다루지 않습니다.예를 들어, 나노켈빈 범위의 온도를 측정하기 위해, 과학자들은 광학 격자 레이저 장비를 사용하여 원자를 단열 냉각시키고, 끼임 레이저를 끄고, 원자가 시간을 두고 얼마나 멀리 떠내려가 온도를 측정합니다.속도가 7 mm/s인 세슘 원자는 약 700 nK의 온도와 같다(1994년 NIST에 의해 달성된 기록적인 저온 온도).

열역학적 온도와 ITS-90(T - T90) 간의 차이에 대한 추정치는 2010년에 발표되었다.ITS-90이 PLTS-2000에서 0.65K~2K의 중복 범위에서 상당히 벗어난 것이 명백해졌다.이를 해결하기 위해 PTB-2006으로 알려진 새로운 He 증기 압력 척도가 채택되었습니다.높은 온도의 경우, T90 - T의 예상 값은 온도 4.2 K – 8 K, 130 K에 가까운 온도에서 최대 8 mK, 물의 세 번째 지점(273.1600 K)에서 0.1 mK에[3] 이르지만, 430 K에 가까운 온도에서 다시 10 MK, 46 K에 가까운 온도에서 10 MK로 상승한다.

표준 보간 온도계 및 그 범위

하한(K) 위쪽(K) 바리에이션 온도계 교정 및 보간 전략
0000.65 0003.2 01 헬륨-3 증기 압력 온도계 지정된 기능에 의해 고정된 증기 압력-온도 관계.[10]
0001.25 0002.1768 01 헬륨-4 증기 압력 온도계 지정된 기능에 의해 고정된 증기 압력-온도 관계.[11]
0002.1768 0005.0 01 헬륨-4 증기 압력 온도계 지정된 기능에 의해 고정된 증기 압력-온도 관계.[12]
0003 0024.5561 01 헬륨 가스 온도계 이 범위의 세 개의 고정 지점에서 보정되고 지정된 방식으로 [13]보간됩니다.
0013.8033 1234.93 11 백금 저항 온도계 다양한 고정 지점에서 보정되고 지정된 방식으로 보간된 저항입니다.
11개의 개별 교정 절차가 [14]명시되어 있습니다.
1234.93 03 방사선 온도계 하나의 고정점에서 보정되어 플랑크의 법칙에 따라 추정됩니다.
Ag,[15] Au 또는 Cu 결빙점에서 보정할 수 있다.

점의 정의

다음 표에 ITS-90의 정의 고정점을 나타냅니다.

물질과 그 상태 점(범위)의 정의
K °C °R 화씨
수소의 삼점 13.8033 −259.3467 24.8459 −434.8241
네온 삼점 24.5561 −248.5939 44.2010 −415.4690
산소 삼점 54.3584 −218.7916 97.8451 −361.8249
아르곤의 삼중점 83.8058 −189.3442 150.8504 −308.8196
수은의 삼중점 234.3156 −38.8344 421.7681 −37.9019
물의[note 1] 삼점 273.16 0.01 491.69 32.02
갈륨의 융점[note 2] 302.9146 29.7646 545.2463 85.5763
인듐 응고점[note 2] 429.7485 156.5985 773.5473 313.8773
주석 응고점[note 2] 505.078 231.928 909.140 449.470
아연의 응고점[note 2] 692.677 419.527 1,246.819 787.149
알루미늄 응고점[note 2] 933.473 660.323 1,680.251 1,220.581
은의 응고점[note 2] 1,234.93 961.78 2,222.87 1,763.20
금의 응고점[note 2] 1,337.33 1,064.18 2,407.19 1,947.52
구리 응고점[note 2] 1,357.77 1,084.62 2,443.99 1,984.32
  1. ^ 물의 삼중점은 종종 온도와[citation needed] 압력에 대한 표준 조건에서 물의 녹는점을 사용하여 근사합니다.
  2. ^ a b c d e f g h 녹는점과 어는점은 온도가 측정될 때 열이 표본에 유입되는지 여부에 따라 구분됩니다.자세한 내용은 녹는점을 참조하십시오.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ CIPM은 1927년부터 체온계 자문위원회(CCTV)의 조언에 따라 총회(CGPM)의 권한 아래 활동하기 시작해 1937년부터 일련의 국제온도척도를 채택했다.1927년 척도에 이어 1948년, 1968년, 1990년에 새로운 척도가 채택되었으며, 그 사이에 가끔 약간의 수정이 있었다."
  2. ^ 「0.65 K보다 낮은 온도까지 확장되는 온도 척도를 확립하기 위해서, 상당한 연구가 행해지고 있습니다.PLTS-2000은 그 결과로서 1 K에서 0.9 mK까지의 온도를 정의하고 있습니다.PLTS-2000은 척도의 기초를 구성하는 데이터 세트가 10mK 미만에서 다소 일관성이 없다는 것을 인식하여 명시적으로 잠정적인 척도이다.0.65 K ~1 K 의 온도 범위에서는, ITS-90 또는 PLTS-2000 의 어느 쪽인가로 온도를 정의할 수 있습니다.어느 쪽이든 허용 가능한 규모입니다. 일반적으로 규모의 선택은 편의성 또는 실현 가능성의 불확실성에 따라 결정됩니다.두 눈금을 모두 사용하는 것이 편리한 드문 경우지만 겹치는 영역에서는 T보다200090 T가 열역학적 온도의 근사치가 더 좋습니다."온도 측정 자문 위원회, "켈빈의 정의를 위한 Mise en pratique", 2011.
  3. ^ a b "SI의 켈빈 정의를 위한 Mise en pratique" BIPM, 2019년 5월.
  4. ^ "Technical Annex for the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)". BIPM. 28 June 2017. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  5. ^ "Technical Annex for the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90)". BIPM. 28 June 2017. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  6. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Triple Point of Water". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  7. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Fixed Points: Influence of Impurities". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  8. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Platinum Resistance Thermometry". BIPM. 27 May 2021. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  9. ^ 열역학적 온도와 ITS-90의 차이 추정(2010년)
  10. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Vapour Pressure Scales and Pressure Measurements". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  11. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Vapour Pressure Scales and Pressure Measurements". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  12. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Vapour Pressure Scales and Pressure Measurements". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  13. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Interpolating Constant-Volume Gas Thermometry". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  14. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Platinum Resistance Thermometry". BIPM. 27 May 2021. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  15. ^ "Guide to the Realisation of the ITS-90 - Radiation Thermometry". BIPM. 1 January 2018. Retrieved 24 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)

외부 링크