Die Internationale Temperaturskala von 1990 (International Temperature Scale of 1990: ITS-90) wurde 1989 vom Internationalen Komitee für Maß und Gewicht (CIPM) verabschiedet. Sie definiert Temperaturen in den Einheiten Kelvin und Grad Celsius und unterstützt die Vergleichbarkeit und Kompatibilität von Temperaturmessungen. Sie wird benötigt, da die Messung der thermodynamischen Temperatur mittels eines Primärthermometers sehr kompliziert und zeitaufwändig ist. Im Gegensatz dazu ist die Temperaturbestimmung mit Sekundärthermometern einfacher. Allerdings müssen diese kalibriert werden, was durch die ITS-90 ermöglicht wird.
Aufbau
Die ITS-90 definiert von 0,65 K bis zu den höchsten messbaren Temperaturen, die Temperaturen in Kelvin und in Grad Celsius, welche eine möglichst gute Annäherung an die wirkliche thermodynamische Temperatur darstellen. Dazu legt die ITS-90 spezielle Temperaturen, sogenannte Fixpunkte (zumeist Temperaturen bestimmter Phasenübergänge einiger Stoffe), fest, die in der Vergangenheit mit einem Primärthermometer ermittelt wurden. Zwischen diesen Temperaturwerten wird mittels definierter Thermometer interpoliert (sehr selten auch extrapoliert), die zuvor an den Fixpunkten kalibriert wurden. Die Skala ist in einzelne Bereiche unterteilt, in denen ein bestimmtes Interpolationsthermometer vorgeschrieben ist. Die einzelnen Temperaturbereiche überlappen sich und führen so zu einer inhärenten Mehrdeutigkeit der Skala, da verschiedene Verfahren und verschiedene Fixpunkte meist nicht exakt dieselben Temperaturen ergeben.
Um die ganze Skala abzudecken, benötigt man: Helium-Dampfdruckthermometer von 0,65 bis 5 K, Helium-Gasthermometer von 3,0 bis 24,5561 K, Platin-Widerstandsthermometer von 13,8033 bis 1234,93 K, Spektralpyrometer oberhalb von 1234,93 K.
Die vorgegebenen Werte (der Fixpunkte), auf denen die ITS-90 beruht, geben nur den Stand aus dem Jahre 1990 wieder, und können in einer zukünftigen Skala ITS-XX verfeinert werden. Ebenso können die Interpolationsformeln und sogar die Thermometrie-Verfahren angepasst werden, so wie auch die ITS-90 nur eine Weiterentwicklung ihrer Vorgänger ist, die IPTS-68 und die EPT-76 (Tieftemperaturbereich). So wie heute historische Präzisionsmessungen ineinander umgerechnet werden können, sichert die ITS-90 eine Nachvollziehbarkeit von Temperaturangaben in unserer Zeit für die Zukunft, was die absoluten Verfahren (noch) nicht leisten können.
Die ITS-90 wird bei tieferen Temperaturen durch die vorläufige Tieftemperaturskala von 0,9 mK bis 1 K (Provisonal Low Temperature Scale from 0.9 mK to 1 K, PLTS-2000) ergänzt. Diese beruht auf der druckabhängigen Schmelztemperatur von Helium-3.
Fixpunkte
Die folgende Tabelle zeigt die Fixpunkte der Skala.
Fixpunkt Temperatur (K) Temperatur (°C) Tripelpunkt von Wasserstoff 13,8033 −259,3467 Tripelpunkt von Neon 24,5561 −248,5939 Tripelpunkt von Sauerstoff 54,3584 −218,7916 Tripelpunkt von Argon 83,8058 −189,3442 Tripelpunkt von Quecksilber 234,3156 −38,8344 Tripelpunkt von Wasser 273,16 0,01 Schmelzpunkt von Gallium 302,9146 29,7646 Erstarrungspunkt von Indium 429,7485 156,5985 Erstarrungspunkt von Zinn 505,078 231,928 Erstarrungspunkt von Zink 692,677 419,527 Erstarrungspunkt von Aluminium 933,473 660,323 Erstarrungspunkt von Silber 1234,93 961,78 Erstarrungspunkt von Gold 1337,33 1064,18 Erstarrungspunkt von Kupfer 1357,77 1084,62
Im Bereich zwischen 3 K und 5 K (−270,15 °C bis −268,15 °C) werden keine Fixpunkte, sondern der Dampfdruck von Helium verwendet.
Weblinks Internationales Büro für Maß und Gewicht: Guide to the Realization of the ITS-90 (2018) englisch (englisch) Unterschiede zwischen ITS-90, EPT-76 und IPTS-68 (englisch) (PDF; 139 kB) (dieses und weitere Dokumente hier) (PDF-Datei; 136 kB) Konvertierung von Temperaturwerten auf unterschiedlichen internationalen Skalen; Gleichungen und Algorithmen.
Literatur
Einzelnachweise
doi:10.59161/CIPM1989REC5E (engl.), doi:10.59161/CIPM1989REC5F (frz.) doi:10.59161/CIPM2000REC1E (engl.), doi:10.59161/CIPM2000REC1F (frz.)
Kategorie:Thermodynamik Kategorie:Temperaturmessung