Nacionalni etalon za temperaturo

Laboratorij za metrologijo in kakovost je na podlagi kriterijev znanstvene odličnosti, mednarodnega sodelovanja ter sposobnosti zagotavljanja nacionalnih potreb s strani Urada RS za meroslovje priznan kot nosilec slovenskega nacionalnega etalona enote za termodinamično temperaturo.

Metrska konvencija zagotavlja globalno primerljivost merilnih rezultatov. Mednarodni urad za uteži in mere (BIPM) iz Pariza objavlja najboljše kalibracijske in merilne zmogljivosti (CMC – Calibration and Measurement Capabilities) nacionalnih merilnih laboratorijev za različne fizikalne veličine. Laboratorij za metrologijo in kakovost ima odlične kalibracijske merilne zmogljivost pri pri merjenju standardnih platinastih uporovnih termometrov (SPRT). Na področju temperature ima LMK v bazi podatkov BIPM vpisanih 56 kalibracijskih merilnih zmogljivosti.

Mednarodno temperaturno lestvico ITS-90 (The International Temperature Scale of 1990) je sprejel Mednarodni komite za mere in uteži (CGPM) na svojem sestanku leta 1989. ITS-90 je zasnovana na 17 fiksnih točkah. V LMK realiziramo temperaturo v območju od -190 °C do 1554 °C v naslednjih fiksnih točkah:

trojna točka argona (-189,3442 °C)
trojna točka živega srebra (−38,8344 °C)
trojna točka vode (0,01 °C)
tališče galija (29,7646 °C)
strdišče indija (156,5985 °C)
strdišče kositra (231,928 °C)
strdišče cinka (419,527 °C)
strdišče aluminija (660,323 °C)
strdišče srebra (961,78 °C)
točka strdišča bakra (1084,62 °C)

Poleg navedenih fiksnih točk uporabljamo za umerjanje termočlenov še točko tališča paladija pri 1553,4 °C.

Nacionalni etalon enote za termodinamično temperaturo

Primarni termometri omogočajo merjenje temperature neposredno v skladu s termodinamično temperaturno lestvico, vendar so za praktično uporabo praviloma predragi, nepraktični in/ali netočni, merjenje z njimi pa zelo zahtevno in zamudno. Izjema sta le merjenje zelo nizkih temperatur, kjer se uporabljajo plinski termometri, in merjenje zelo visokih temperatur, kjer se uporabljajo sevalni termometri. Primarni termometri se zato uporabljajo predvsem za določitev mednarodno dogovorjenih empiričnih temperaturnih lestvic.

Empirične temperaturne lestvice predstavljajo v določenem trenutku najboljši približek termodinamične temperaturne lestvice. Glavna prednost empiričnih temperaturnih lestvic je, da omogočajo tudi uporabo sekundarnih termometrov. To so termometri, katerih delovanja ne moremo neposredno opisati z enim od termodinamskih zakonov. Prednost sekundarnih termometrov je predvsem v enostavnejši uporabi, boljši stabilnosti in ponovljivosti ter nižji ceni. Najbolj tipičen primer takega sekundarnega termometra je zagotovo standardni platinasti uporovni termometer (SPRT). Empirična temperaturna lestvica je zasnovana na naboru posebnih termodinamskih stanj, katerih vrednosti temperature so predpisane na osnovi meritev s primarnimi termometri. Meritve na osnovi take mednarodno dogovorjene lestvice omogočajo konsistentno merjenje temperature po celem svetu z zadovoljivo točnostjo.

Zaradi svoje odlične stabilnosti, ponovljivosti in obnovljivosti so bila za definicijske fiksne točke izbrana ravnovesna fazna stanja čistih snovi. Fazna stanja snovi lahko vidimo na faznem diagramu, s katerim lahko prikažemo, pri katerih tlakih in temperaturah so obstojna posamezna fazna stanja ter kakšna mora biti temperatura pri danem tlaku, da se izvrši neka fazna sprememba. Fazne spremembe se dogajajo vzdolž krivulj vrenja, taljenja in sublimacije. Vse tri krivulje se stikajo v trojni točki, kjer lahko pri točno določenem laku hkrati obstajajo vsa tri fazna stanja. Za razliko od trojne točke so točke strdišča, tališča in vrelišča odvisne od tlaka, zato jih moramo realizirati pri točno določenem tlaku, običajno pri normalnem zračnem tlaku 101325 Pa. Poseben primer je točka parnega tlaka, kjer lahko s spreminjanjem tlaka vzdolž krivulje vrenja realiziramo poljubno temperaturo v danem temperaturnem območju, temperatura take fiksne točke pa je določena z meritvijo tlaka in uporabo ustreznih interpolacijskih enačb.