Физические величины и их единицы - Стоцкий Л.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Термодинамическая шкала является основной, она имеет одну реперную точку — тройную точку воды (вторая — точка абсолютного нуля — OK). Под тройной точкой воды понимается такая точка на диаграмме состояния, в которой жидкое, твердое и газообразное агрегатные состояния воды одновременно находятся в равновесии друг с другом. Температуре тройной точки воды присвоено значение 273,16 К. Давление воды в тройной точке равно 611 Па.
Наименование «кельвин» (первоначально «градус Кельвина») для единицы термодинамической температуры было введено в честь английского ученого У. Томсона (лорда Кельвина) (1824— 1907), впервые предложившего принцип построения термодинамической шкалы температур с одной реперной точкой — тройной точкой воды.
Современное определение кельвина, принятое XIII ГКМВ (1967), приведено в таблице 3.1.
Преимуществами термодинамической температурной шкалы являются независимость ее от сйойств термометрического тела и высокая точность воспроизведения температуры тройной точки воды (в метрологических лабораториях ее реализуют с абсолютной погрешностью порядка 0,000 1 К).
Температура таяния льда на 0,01 К меньше температуры тройной точки воды, т. е. она равна 273,15 К.
Соотношение между двумя значениями температуры по термодинамической температурной шкале, выраженными в Кельвинах и градусах Цельсия для одной и той же точки шкалы, записывают так:
t= T -273,15. (3.2)
Международная температурная шкала впервые была введена на VII ГКМВ в 1927 г. (МТШ-27). Она имела шесть реперных точек: точку таяния льда (0°С); точки кипения воды (100 °С), кислорода (—183 °С) и серы (445 °С); точки плавления серебра (962 °С) и золота (1063 0C). Для установления температуры промежуточных точек применяли термометр сопротивления для интервала от —183 до 660 °С, термоэлемент для интервала от 660 до 1063 °С и пирометр для температур больше 1063 °С.
На IX ГКМВ (1948) шкала МТШ-27 была заменена Международной температурной шкалой 1948 г. Вышеприведенные шесть
66
реперных точек остались без изменения, но требования к чи: стоте термометрических веществ, используемых для установления температуры реперных точек, стали более высокими, чтобы осуществить более тесное согласование этой шкалы с^ основной термодинамической шкалой. Приближенная формула Вина, применявшаяся для градуировки температур выше 1063 °С, была заменена точной формулой Планка. Кроме того, было уточнено значение второй постоянной излучения [см. табл. 4.1].
4 XI ГКМВ (1960) переименовала Международную температурную шкалу 1948 г. в Международную практическую температурную шкалу 1948 г. (МПТШ-48), подчеркивая этим, что практическая шкала в общем не совпадает с термодинамической шкалой. Точка таяния льда (0 °С) была исключена из состава основных реперных точек и заменена тройной точкой воды (0,01 °С), а точка кипения серы (445 °С) заменена точкой плавления цинка (420 °С).
-На XIV ГКМВ (1971) была объявлена обязательной новая Международная практическая шкала 1968 г. (МПТШ-68) с одиннадцатью основным^ реперными точками. С помощью пяти дополнительных реперных точек МПТШ-68 была продолжена ниже точки кипения кислорода (90,188 К, или —182,962 °С) до тройной точки равновесного водорода (13,81 К, или —259,34 °С): В таблице 3.2 приведены температуры, соответствующие одиннадцати основным .реперным точкам (в К и в °С), и оценочные погрешности, с которыми эти точки устанавливались. Наряду с основными реперными точками МПТШ-68 содержит двадцать семь вторичных точек отсчета (табл. 3.3), температуры которых определяются обычными измерителями температуры.
Установлены символы обозначений международной практической температуры, выраженной в градусах Цельсия,—hs и международной практической температуры, выраженной в Кельвинах,—Гее. Соотношения между значениями температуры в одной и той же точке МПТШ>68 записывают так:
Г68 = /68 + 273,15. (3.3)
Индекс 68 может быть опущен, если это не вызывает недоразумений.
Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68) выбрана таким образом, чтобы температура, измеренная по этой шкале, была бы близка к термодинамической температуре, и разности между ними оставались в пределах современной погрешности измерений.
В США, Великобритании, Канаде и других странах, использовавшие температурную шкалу, выраженную в градусах Фаренгейта (0F), применяли термодинамическую температурную шкалу, выраженную в градусах Ренкина (0R), получивших такое наименование в честь шотландского инженера и физика Ренкина
3*
67
(1820—1872). В этой шкале абсолютный нуль совпадает, с абсолютным нулем в шкале, выраженной в Кельвинах (0 0R — 0 К). По размеру градус Ренкина равен градусу Фаренгейта (1 0R = -= 1 0F).
Соотношения между значениями температуры, выраженными в Кельвинах (T9 К), в градусах Цельсия (t9 т°С), в гра'дуіеай Фаренгейта (tF9 0F) и в градусах Ренкина (Гк, 0R), таковы:
/ =T - 273,15 = (Zp -32)/1,8= 7^/1,8 - 273,15;) п
T = t + 273,15 = /р/1,8 + 255,37 = Гк/1,8. J ^??
На рисунке 1 (см. передний форзац) представлены соотношения температур, выраженных в °С, К, 0F и 0R. Температура таяния льда равна 0 °С, 273,15 К, 32 °F, 491,67 0R. Температура тройной точки воды равна 0,01 °С, 273,16 К, 32,018 0F, 491,688 0R. Температура кипения воды яри нормальном атмосферном давлении равна 100 °С, 373,15 К, 212 °F, 671,67 0R.
