4. Некоторые последствия, вытекающие из новых определений единиц, для современной метрологической практики

Данный раздел посвящен обсуждению влияния новых определений килограмма, ампера, кельвина и моля на метрологию массы, электрическую метрологию, термометрию и химию. Предполагается, что преимущества предлагаемого переопределения этих единиц будут очевидными.

4.1. Влияние нового определения килограмма

Ряд преимуществ для метрологии будет, безусловно, проистекать из переопределения килограмма, связанного с точно известным значением постоянной Планка h. Однако наиболее значительное преимущество связано с тем, что оно «освобождает» измерения массы от единицы, основанной на артефакте. Это означает, что различные лаборатории могут воспроизводить эту единицу по желанию: давно стоящая метрологическая цель найти возможность воспроизведения килограмма в любое время, в любом месте, любым оператором с требуемой неопределенностью, будет теперь ограничена только финансовыми и/или человеческими ресурсами, имеющимися в данной лаборатории.

Предполагается также, что МБМВ будет иметь свои собственные ватт-весы, что позволит:

I контролировать массу международного прототипа килограмма, который будет играть важную роль при введении в практику нового определения килограмма,

II предоставлять калибровочные услуги в области массы, как это положено странами-участницами Метрической конвенции, как это делалось с 1899 года и

III помогать НМИ демонстрировать, посредством соответствующего ключевого сличения транспортируемых эталонов сравнения массы, что их воспроизведения новой единицы согласуются между собой и имеют те неопределенности, которые заявлены.

4.2. Влияние нового определения ампера

Как ранее обсуждалось, при привязке килограмма к точному значению h, а ампера к точному значению e, K_J и R_k становятся точно известными, а эффект Джозефсона и квантовый эффект Холла могут использовать для непосредственной реализации определений СИ большинства электрических единиц. Таким образом, ныне действующая система уловных электрических единиц, основанных на этих двух эффектах и условных значениях K_J-90 и R_K-90, могла бы быть заменена самими единицами СИ, что, очевидно, представляет собой значительный прогресс.

4.3. Влияние нового определения кельвина

Поскольку термометры, которые можно непосредственно использовать для определения термодинамической температуры T и которые часто называют «первичными термометрами», немногочисленны, сложны в употреблении и не так точны, как многие практические термометры, величиной, которую определяют в огромном большинстве сегодняшних температурных измерений, является не термодинамическая температура, а Международная температура в кельвинах T₉₀ или ее эквивалент температура в градусах Цельсия – Международная температура в градусах Цельсия t₉₀, определяемая как

t₉₀ / ^ͦС=T₉₀/K – 273,15. Величины T₉₀ и t₉₀ являются температурами, определяемыми по Международной температурной шкале 1990 года – МТШ-90, которая охватывает диапазон от 0,65К до самых высоких температур, измеряемых на практике при помощи закона излучения Планка для монохроматического излучения. МТШ-90 недавно была дополнена временной шкалой для низких температур PLTS-2000, которая охватывает диапазон от 0,9мкК до 1К и определяет соответствующую новую величину T₂₀₀₀.

Вкратце, температуры, определяемые по МТШ-90, основаны на 17 состояниях фазового равновесия конкретных чистых веществ (определяющие шкалу реперные точки) и предписанных методах интерполяции между ними, в которых зафиксированы конкретные инструменты и уравнения, связывающие измеренные свойства этих инструментов с T₉₀.

Одной из определяющих реперных точек МТШ-90 является тройная точка воды T_TPW, которой в соответствии с определением кельвина приписывается точное значение 273,16К [1]. Как было сказано ранее, ожидается, что к концу 2010 года постоянная Больцмана будет известна с неопределенностью u_r≈1x10^-6 что соответствует неопределенности 0,25 мК для T_TPW .