В статье Википедии о недавнем изменении определения базовых единиц СИ в качестве причины изменения определения кельвина говорится:
В отчете, опубликованном в 2007 г. Консультативным комитетом по термометрии (CCT) при МКМВ, отмечается, что их нынешнее определение температуры оказалось неудовлетворительным для температур ниже 20 К (-253 ° C; -424 ° F) и для температур выше 1300 °С. К (1030 ° С, 1880 ° F).
Конечно, я понимаю, что привязка температуры к физическому артефакту, даже такому хорошо воспроизводимому, как тройная точка воды, неудовлетворительна. Но то, как это сформулировано, подразумевает наличие более серьезной проблемы, как будто измерения температуры за пределами этого диапазона менее точны или менее надежны. Что это за проблема?
Лучший ресурс, который я нашел, который описывает недостатки предыдущего определения кельвина, это
Переопределение Кельвина и его практическое применение . Б. Фельмут и соавт. Фил. Транс. Р. Соц. А 374 , 20150037 (2016) .
По сути, значение Кельвина до 2018 года, определяемое через тройную точку воды и распространяющееся на весь диапазон температур по шкале ITS-90 , является лучшим, которое у нас есть для большинства температурных диапазонов, но его можно улучшить при очень низких и очень низких температурах. высокие температуры:
Хотя новое определение кельвина не повлияет на статус ITS-90 или PLTS-2000, оно принесет значительные преимущества, особенно при измерении температуры ниже приблизительно 20 K и выше приблизительно 1300 K, где первичные термометры могут предложить более низкую температуру. термодинамическая неопределенность, чем в настоящее время доступна с определенными шкалами.
Здесь первичная термометрия относится к прямому измерению термодинамической температуры , как это определено в статистической механике (но более точное определение см. в §3 статьи). Это можно сделать с помощью различных методов, но с использованием современных технологий эти методы могут обеспечить лучшую стабильность, точность и воспроизводимость только в диапазонах < 20K и > 1300 K, упомянутых выше. В среднем интервале изменение определения не влияет на практическую термометрию:
В частности, наиболее точные измерения температуры в диапазоне температур ядра примерно от 25 до 1235 К будут, по крайней мере, на начальном этапе, по-прежнему прослеживаться к стандартным платиновым термометрам сопротивления, откалиброванным в соответствии с ITS-90.
Таким образом, у нас остается два диапазона, в которых существуют методы первичной термометрии, превосходящие точность ITS-90:
При очень низких температурах вы можете использовать акустическую газовую термометрию , где у вас есть разбавленный газ, который вы можете рассматривать как идеальный газ, который является чрезвычайно хорошо охарактеризованной системой. Здесь вы измеряете скорость звука, которая зависит от температуры вполне понятным образом.
При очень высоких температурах радиометрическая термометрия использует спектральный закон Планка для определения температуры светящегося объекта по спектру испускаемого им электромагнитного излучения. Это снова хорошо охарактеризованная система, в которую термодинамическая температура входит только через к измеримым наблюдаемым.
Забегая вперед, метрологи, по-видимому, также ожидают, что темпы повышения точности и воспроизводимости в первичной термометрии будут по-прежнему превосходить темпы практических температурных шкал, а это означает, что Термометрия на основе термометрии в конечном итоге вытеснит ITS-90 в других диапазонах температур. Эта проверка на будущее является важным аспектом перехода к определению, основанному на универсальных константах.
На данный момент, однако, затронуты только эти два экстремальных диапазона температур.
Трудно определить постоянную Больцмана по температуре тройной точки. Это легче сделать при экстремально низких температурах (со статистической механикой) или при очень высоких температурах (от радиации).
При температуре окружающей среды связь с постоянной Больцмана осуществляется с помощью газовых термометров. Очень громоздкий и не такой точный, как в других диапазонах.
ИТС-90 останется в силе. Для калибровки термометров при температуре окружающей среды по-прежнему будет использоваться тройная точка воды.
Я думаю, что проблема в том, что температуры, которые вы указываете, находятся далеко от тройной точки воды, и ни один термометр не может точно измерить указанные вами температуры от тройной точки воды.
Определение кельвина, которое фиксирует значение постоянной Больцмана, позволяет проектировать термометры, соответствующие интересующему диапазону температур, не ставя под угрозу необходимость хорошо функционировать при TPW. Новое определение Кельвина, в принципе, позволяет использовать все уравнения состояния, включающие температуру, для проведения прослеживаемых измерений температуры.
Взято из постоянной Больцмана и нового кельвина , которая была написана в 2015 году и дает хороший обзор.
Фарчер
Эмилио Писанти