ITS-90

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 zeitaufwendig ist. Im Gegensatz dazu ist die Temperaturbestimmung mit Sekundärthermometern einfacher. Allerdings müssen diese kalibriert werden, was durch die ITS-90 ermöglicht wird.[1]

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.[1]

Um die ganze Skala abzudecken, benötigt man:

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.[1]

Fixpunkte

Die folgende Tabelle zeigt die Fixpunkte der Skala.[1][2]

FixpunktTemperatur (K)Temperatur (°C)
Tripelpunkt von Wasserstoff0013,8033−259,3467
Tripelpunkt von Neon0024,5561−248,5939
Tripelpunkt von Sauerstoff0054,3584−218,7916
Tripelpunkt von Argon0083,8058−189,3442
Tripelpunkt von Quecksilber0234,31560−38,8344
Tripelpunkt von Wasser0273,160000,01
Schmelzpunkt von Gallium0302,91460029,7646
Erstarrungspunkt von Indium0429,74850156,5985
Erstarrungspunkt von Zinn0505,0780231,928
Erstarrungspunkt von Zink0692,6770419,527
Erstarrungspunkt von Aluminium0933,4730660,323
Erstarrungspunkt von Silber1234,930961,78
Erstarrungspunkt von Gold1337,331064,18
Erstarrungspunkt von Kupfer1357,771084,62

Im Bereich zwischen 3 K und 5 K (−270,15 °C bis −268,15 °C) werden keine Fixpunkte, sondern der Dampfdruck von Helium verwendet.

Literatur

  • Walter Blanke: Die Internationale Temperaturskala von 1990: ITS-90. Hrsg.: Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Wirtschaftsverlag NW, Verlag für Neue Wissenschaft, Braunschweig [u. a.] 1989, ISBN 3-89429-040-4.

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d Joachim Seidel, Jost Engert, Bernd Fellmuth, Joachim Fischer, Jürgen Hartmann, Jörg Hollandt, Erich Tegeler: Die Internationalen Temperaturskalen ITS-90 und PLTS-2000. In: PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 3, 2017, S. 16–22.
  2. ↑ a b c d e Walter Blanke: Die neue „Internationale Temperaturskala von 1990“. In: Physik in unserer Zeit. Band 22, Nr. 1, 1991, S. 13–19.