Empiriske skalaer er basert på måling av fysiske parametere som uttrykker egenskapen av interesse som skal måles gjennom noen formelle, oftest et enkelt lineært, funksjonelt forhold. For måling av temperatur gir den formelle definisjonen av termisk likevekt i form av de termodynamiske koordinatrommene til termodynamiske systemer, uttrykt i nullloven om termodynamikk, rammen for å måle temperatur.Alle temperaturskalaer, inkludert den moderne termodynamiske temperaturskalaen som brukes I Det Internasjonale System Av Enheter, kalibreres i henhold til termiske egenskaper av et bestemt stoff eller en enhet. Vanligvis etableres dette ved å fikse to veldefinerte temperaturpunkter og definere temperaturintervaller via en lineær funksjon av responsen til den termometriske enheten. For eksempel var Både Den Gamle Celsius-skalaen og Fahrenheit-skalaen opprinnelig basert på den lineære utvidelsen av en smal kvikksølvkolonne innenfor et begrenset temperaturområde, hver med forskjellige referansepunkter og skalaintervaller.

ulike empiriske skalaer er kanskje ikke kompatible med hverandre, bortsett fra små områder med temperaturoverlapping. Hvis et alkoholtermometer og et kvikksølvtermometer har samme to faste punkter, nemlig frysing og kokepunkt for vann, vil lesingen ikke være enig med hverandre unntatt ved faste punkter, som den lineære 1:1 forholdet mellom utvidelse mellom to termometriske stoffer kan ikke garanteres.

Empiriske temperaturskalaer reflekterer ikke materiens grunnleggende, mikroskopiske lover. Temperatur er en universell egenskap av materie, men empiriske skalaer kartlegger et smalt område på en skala som er kjent for å ha en nyttig funksjonell form for en bestemt applikasjon. Dermed er deres rekkevidde begrenset. Arbeidsmaterialet eksisterer bare i en form under visse omstendigheter, utover hvilken det ikke lenger kan tjene som en skala. For eksempel fryser kvikksølv under 234.32 K, så temperatur lavere enn det kan ikke måles i en skala basert på kvikksølv. SELV ITS-90, som interpolerer mellom forskjellige temperaturområder, har bare et område på 0.65 K til omtrent 1358 K (-272.5 °C til 1085 °C).

Ideal gas scaleEdit

når trykket nærmer seg null, vil all ekte gass oppføre seg som ideell gass, det vil si pV av en mol gass som bare er avhengig av temperatur. Derfor kan vi designe en skala med pV som argument. Selvfølgelig vil enhver bijektiv funksjon gjøre, men for enkelhets skyld er lineær funksjon den beste. Derfor definerer vi det som

T = 1 n r lim p → 0 p V . {\displaystyle t = {1 \ over nr} \ lim _{p\til 0}{pV}.}

den ideelle gassskalaen er på en måte en» blandet » skala. Det er avhengig av de universelle egenskapene til gass, et stort fremskritt fra bare et bestemt stoff. Men fortsatt er det empirisk siden det setter gass i en spesiell posisjon og dermed har begrenset anvendelighet—på et tidspunkt kan ingen gass eksistere. En karakteristisk egenskap ved ideell gassskala er imidlertid at den nøyaktig tilsvarer termodynamisk skala når den er godt definert (se nedenfor).

Internasjonal temperaturskala fra 1990rediger

ITS-90 er utformet for å representere den termodynamiske temperaturskalaen (som refererer til det absolutte nullpunkt) så tett som mulig i hele området. Mange forskjellige termometer design er nødvendig for å dekke hele området. Disse inkluderer heliumdamptrykkstermometre, heliumgasstermometre, standard platinamotstandstermometre (Kjent som SPRTs, PRTs eller Platina Rtd) og monokromatiske strålingstermometre.

Selv Om Kelvin-og Celsius-skalaene er definert ved bruk av absolutt null (0 K) og trippelpunktet for vann (273,16 K Og 0,01 °C), er det upraktisk å bruke denne definisjonen ved temperaturer som er svært forskjellige fra trippelpunktet for vann. FØLGELIG BRUKER ITS-90 mange definerte punkter, som alle er basert på forskjellige termodynamiske likevektstilstander av fjorten rene kjemiske elementer og en forbindelse (vann). De fleste av de definerte punktene er basert på en faseovergang; spesielt smeltepunktet / frysepunktet til et rent kjemisk element. De dypeste kryogene punktene er imidlertid utelukkende basert på damptrykk / temperaturforholdet mellom helium og dets isotoper, mens resten av kaldpunktene (de som er mindre enn romtemperatur) er basert på trippelpunkter. Eksempler på andre defineringspunkter er trippelpunktet for hydrogen (-259.3467 hryvnias C) Og frysepunktet for aluminium (660.323 hryvnias C).

Termometre kalibrert per ITS–90 bruker komplekse matematiske formler for å interpolere mellom de definerte punktene. ITS-90 spesifiserer streng kontroll over variabler for å sikre reproduserbarhet fra laboratorium til laboratorium. For eksempel kompenseres den lille effekten som atmosfærisk trykk har på de forskjellige smeltepunktene (en effekt som vanligvis ikke utgjør mer enn en halv millikelvin over de forskjellige høyder og barometriske trykk som sannsynligvis vil oppstå). Standarden kompenserer selv for trykkeffekten på grunn av hvor dypt temperaturproben er nedsenket i prøven. ITS-90 trekker også et skille mellom» frysing «og» smeltende » poeng. Forskjellen avhenger av om varmen går inn (smelter) eller ut av (fryser) prøven når målingen er gjort. Bare gallium måles under smelting, alle andre metaller måles mens prøvene fryser.

det er ofte små forskjeller mellom målinger kalibrert per ITS-90 og termodynamisk temperatur. For eksempel viser nøyaktige målinger at kokepunktet FOR VSMOW-vann under en standard atmosfære av trykk faktisk er 373.1339 K (99.9839 °C) når man følger strengt til topunktsdefinisjonen av termodynamisk temperatur. Når kalibrert TIL sin-90, hvor man må interpolere mellom de definerende punktene gallium og indium, er kokepunktet FOR VSMOW-vann omtrent 10 mk mindre, ca 99.974 °c. dyden TIL ITS-90 er at et annet laboratorium i en annen del av verden vil måle den samme temperaturen med letthet på grunn av fordelene ved en omfattende internasjonal kalibreringsstandard med mange beleilig fordelte, reproduserbare, definerende punkter som spenner over et bredt temperaturområde.