Температурные шкалы и единицы измерения.

Температурные измерения должны проводиться по соответствующей шкале. Одной из таких шкал является термодинамическая температурная шкала, основанная на втором начале термодинамики. Однако эту шкалу очень трудно воспроизвести. Поэтому для практического использования была введена эмпирическая международная практическая температурная шкала (IPT, МПТШ), которая основывается на шести первичных (основных) и многочисленных вторичных реперных точках, характеризующих естественные температуры фазовых превращений (главным образом это температуры затвердевания и кипения), и на интерполяционных уравнениях, используемых между этими точками. Реперные точки могут быть воспроизведены в любое время с высокой точностью. Для измерений между основными реперными температурами используют интерполяционные эталонные приборы: платиновый термометр сопротивления, термоэлектрические термометры (термопары) с электродами из платинородиевого сплава и платины и оптические пирометры. Различия между обеими указанными выше шкалами пренебрежимо малы.

В зависимости от того, какой температуре присвоено нулевое значение, получают шкалу Кельвина или шкалу Цельсия. Шкала Кельвина начинается с абсолютного нуля, причем единица 1 кельвин [K] согласно определению составляет 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды (которая практически не зависит от давления):

1 К = (Т_{тройной точки}– Т_{абсолютного нуля})/273,16.

Температура в кельвинах обозначается буквой Т.

Температурная шкала Цельсия начинается с температуры таяния льда. Нулевая температура этой шкалы лежит на 273,15 К выше абсолютного нуля и на 0,01 К ниже тройной точки воды, которая является одной из основных реперных точек. Температуры точек кипения воды и таяния льда являются функциями давления Р; при Р₀= 1,01310⁵Па градус по шкале Цельсия определяется как

1⁰С = (t_{точки кипения}–t_{точки таяния})/100,

причем 1⁰С = 1 К.

Температура по шкале Цельсия обозначается буквой t.

Численное соотношение между этими температурами имеет вид

t_{[ C]}=T_[K]– 273,15.

Поверку и калибровку термометров осуществляют сравнением их показаний с температурной шкалой. Практически это можно сделать двумя способами: сравнением показаний в нескольких основных или вторичных реперных точках, или сравнением с показаниями образцового (стандартного) термометра в идентичных условиях окружающей среды.

Поверку в реперных точках проводят довольно редко, т.к. для такой поверки требуется специальное сложное оборудование. Исключением являются те реперные точки, которые могут быть реализованы простыми средствами в любой лаборатории: точка таяния льда (0,00 ⁰С), тройная точка воды (0,01⁰С), точка кипения воды при нормальном давлении Р₀= 1,01310⁵Па (100,00⁰С), а иногда и точка кипения серы (444,6⁰С).

Поверка датчиков температуры осуществляется проще, если применить сравнение с показаниями образцового (стандартного) прибора – стеклянного жидкостного термометра, термометра сопротивления, термоэлектрического термометра, зависимость которого от температуры известна заранее. Такие сравнительные измерения могут быть проведены в большинстве лабораторий, если только в них есть соответствующие устройства, в которых можно в течение некоторого времени поддерживать постоянную температуру, варьируя ее в определенных рабочих пределах. Качество поверки определяется точностью образцового термометра, поэтому оно ниже, чем при поверке по реперным точкам. Однако для большинства температурных измерений достигаемая точность поверки достаточна.