empiriske skalaer er baseret på måling af fysiske parametre, der udtrykker egenskaben af interesse, der skal måles gennem nogle formelle, oftest et simpelt lineært, funktionelt forhold. Til måling af temperatur, den formelle definition af termisk ligevægt med hensyn til de termodynamiske koordinatrum i termodynamiske systemer, udtrykt i nul lov om termodynamik, giver rammen til måling af temperatur.

alle temperaturskalaer, inklusive den moderne termodynamiske temperaturskala, der anvendes i det internationale enhedssystem, kalibreres i henhold til termiske egenskaber for et bestemt stof eller en enhed. Typisk etableres dette ved at fastsætte to veldefinerede temperaturpunkter og definere temperaturstigninger via en lineær funktion af responsen fra den termometriske enhed. For eksempel var både den gamle Celsius-skala og Fahrenheit-skalaen oprindeligt baseret på den lineære udvidelse af en smal kviksølvsøjle inden for et begrænset temperaturområde, hver ved hjælp af forskellige referencepunkter og skalaforøgelser.

forskellige empiriske skalaer er muligvis ikke kompatible med hinanden, bortset fra små områder med temperaturoverlapning. Hvis et alkoholtermometer og et kviksølvtermometer har samme to faste punkter, nemlig frysepunktet og kogepunktet for vand, vil deres læsning ikke være enig med hinanden undtagen på de faste punkter, som den lineære 1:1 ekspansionsforholdet mellem to termometriske stoffer kan ikke garanteres.

empiriske temperaturskalaer afspejler ikke materiens grundlæggende mikroskopiske love. Temperatur er en universel egenskab af stof, men empiriske skalaer kortlægger et smalt område på en skala, der vides at have en nyttig funktionel form til en bestemt applikation. Således er deres rækkevidde begrænset. Arbejdsmaterialet findes kun i en form under visse omstændigheder, ud over hvilken det ikke længere kan tjene som en skala. For eksempel fryser kviksølv under 234.32 K, så temperaturen lavere end den kan ikke måles i en skala baseret på kviksølv. Selv ITS-90, som interpolerer mellem forskellige temperaturområder, har kun et interval på 0,65 K til cirka 1358 K (-272,5 liter C til 1085 liter C).

ideel gasskaleredit

når trykket nærmer sig nul, vil al ægte gas opføre sig som ideel gas, det vil sige pV af en mol gas, der kun er afhængig af temperatur. Derfor kan vi designe en skala med pV som argument. Selvfølgelig vil enhver bijektiv funktion gøre, men for nemheds skyld er lineær funktion den bedste. Derfor definerer vi det som

T = 1 n R lim p liter 0 p V . {\displaystyle T={1 \ over nR} \ lim _{p \ til 0}{pV}.}

den ideelle gasskala er i en vis forstand en “blandet” skala. Det er afhængig af gasens universelle egenskaber, et stort fremskridt fra blot et bestemt stof. Men det er stadig empirisk, da det sætter gas i en særlig position og dermed har begrænset anvendelighed—på et tidspunkt kan der ikke eksistere gas. Et kendetegn ved ideel gasskala er imidlertid, at den nøjagtigt svarer til termodynamisk skala, når den er veldefineret (se nedenfor).

International temperaturskala fra 1990redit

ITS-90 er designet til at repræsentere den termodynamiske temperaturskala (refererer til absolut nul) så tæt som muligt i hele sit interval. Der kræves mange forskellige termometerkonstruktioner for at dække hele sortimentet. Disse omfatter helium damptryk termometre, helium gas termometre, standard platin modstand termometre (kendt som SPRTs, PRTs eller platin RTD ‘ er) og monokromatiske stråling termometre.

selvom Kelvin-og Celsius-skalaerne er defineret ved hjælp af absolut nul (0 K) og det tredobbelte vandpunkt (273,16 K og 0,01 liter C), er det upraktisk at bruge denne definition ved temperaturer, der er meget forskellige fra det tredobbelte vandpunkt. Følgelig bruger ITS–90 adskillige definerede punkter, som alle er baseret på forskellige termodynamiske ligevægtstilstande af fjorten rene kemiske elementer og en forbindelse (vand). De fleste af de definerede punkter er baseret på en faseovergang; specifikt smeltepunktet/frysepunktet for et rent kemisk element. Imidlertid er de dybeste kryogene punkter udelukkende baseret på damptryk/temperaturforholdet mellem helium og dets isotoper, mens resten af dets kolde punkter (dem, der er mindre end stuetemperatur) er baseret på tredobbelte punkter. Eksempler på andre definerende punkter er det tredobbelte punkt af hydrogen (-259,3467 liter C) og frysepunktet for aluminium (660,323 liter C).

termometre kalibreret pr. ITS–90 bruger komplekse matematiske formler til at interpolere mellem dets definerede punkter. ITS-90 specificerer streng kontrol over variabler for at sikre Reproducerbarhed fra laboratorium til laboratorium. For eksempel kompenseres den lille effekt, som atmosfærisk tryk har på de forskellige smeltepunkter (en effekt, der typisk ikke udgør mere end en halv millikelvin på tværs af de forskellige højder og barometertryk, der sandsynligvis vil opstå). Standarden kompenserer endda for trykeffekten på grund af hvor dybt temperaturproben er nedsænket i prøven. ITS-90 skelner også mellem” frysning “og” smeltning ” punkter. Sondringen afhænger af, om varmen går ind i (Smelter) eller ud af (fryser) prøven, når målingen foretages. Kun gallium måles under smeltning, alle de andre metaller måles, mens prøverne fryser.

der er ofte små forskelle mellem målinger kalibreret pr.its–90 og termodynamisk temperatur. For eksempel viser præcise målinger, at kogepunktet for VSMO-vand under en standardatmosfære af tryk faktisk er 373.1339 K (99.9839 liter C), når man nøje overholder to-punktsdefinitionen af termodynamisk temperatur. Når kalibreret til its-90, hvor man skal interpolere mellem de definerende punkter i gallium og indium, er kogepunktet for VSMO vand omkring 10 mK mindre, omkring 99.974 liter C. dyden med ITS–90 er, at et andet laboratorium i en anden del af verden vil måle den samme temperatur med lethed på grund af fordelene ved en omfattende international kalibreringsstandard med mange bekvemt adskilte, reproducerbare, definerende punkter, der spænder over en lang række temperaturer.