Международная температурная шкала МТШ-90¶

Международная температурная шкала МТШ-90 (МТШ-90, International Temperature Scale of 1990, ITS-90) — это международное соглашение о практическом измерении температуры, принятое в 1990 году Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ). Шкала определяет способ воспроизведения температуры в диапазоне от 0,65 К до 1357,77 К (температура затвердевания меди) с максимальной точностью, приближающейся к термодинамической температурной шкале. МТШ-90 является преемницей предыдущих шкал (МПТШ-68, МПТШ-76) и служит основой для калибровки термометров и обеспечения единства измерений в науке и промышленности.

¶История создания

Необходимость создания новой шкалы возникла из-за накопления расхождений между практическими измерениями и термодинамической температурой, а также из-за совершенствования методов термометрии. В 1989 году Международный комитет мер и весов (МКМВ) утвердил текст шкалы, а в 1990 году она была официально принята. Основными целями разработки стали:

• уменьшение погрешности воспроизведения температуры по сравнению с МПТШ-68;
• расширение диапазона в сторону сверхнизких температур (до 0,65 К);
• введение новых реперных точек и стандартных средств измерений.

¶Устройство шкалы

МТШ-90 основана на двух ключевых элементах: реперных точках и интерполяционных приборах.

¶Реперные точки

Шкала определяется через 17 фиксированных точек равновесия состояний чистых веществ. Основные из них:

¶Интерполяционные приборы

В зависимости от диапазона используются различные средства измерений:

• От 0,65 К до 3,0 К — термометр на основе давления насыщенных паров гелия-3 и гелия-4.
• От 3,0 К до 24,5561 К — газовый термометр постоянного объема с гелием в качестве рабочего тела.
• От 13,8033 К до 1234,93 К — платиновый термометр сопротивления (эталонный), градуированный по реперным точкам.
• Выше 1234,93 К — радиационный пирометр (оптический пирометр), работающий на основе закона излучения Планка.

¶Диапазоны и поддиапазоны

МТШ-90 разделена на несколько поддиапазонов, каждый из которых имеет свои правила интерполяции. Это позволяет оптимизировать точность для конкретных применений. Например, для диапазона от 0 °C до 660 °C используется одна формула интерполяции, а для диапазона выше 660 °C — другая, с использованием опорной температуры затвердевания серебра или золота.

¶Практическое применение

МТШ-90 является обязательной для метрологических служб и лабораторий, аккредитованных на поверку средств измерений температуры. Она используется в:

• калибровке промышленных термометров и датчиков;
• научных исследованиях в физике, химии и биологии;
• контроле технологических процессов в металлургии, энергетике и микроэлектронике;
• обеспечении единства измерений при международной торговле и обмене научными данными.

В России действует государственный первичный эталон единицы температуры, воспроизводящий шкалу МТШ-90 в соответствии с ГОСТ 8.558-2009.

¶Точность и ограничения

МТШ-90 не является идеальной термодинамической шкалой; её отклонения от последней оцениваются в диапазоне от 0,0001 К вблизи тройной точки воды до нескольких милликельвинов при экстремальных температурах. В 2019 году после переопределения единицы кельвина через постоянную Больцмана МТШ-90 сохранила своё значение как практическая реализация термодинамической температуры, но её статус был уточнён: теперь она рассматривается как соглашение о наилучшей практической аппроксимации.

¶См. также

• Международная практическая температурная шкала МПТШ-68
• Кельвин
• Термометрия

¶Источники

• Preston-Thomas H. The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) // Metrologia, 1990, 27, 3–10.
• ГОСТ 8.558-2009 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры».
• Quinn T.J. Temperature. — London: Academic Press, 1990.