ГОСТ 8.157-75

Группа Т80

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


Государственная система обеспечения единства измерений

ШКАЛЫ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ

State system for ensuring the uniformity of measurements. Practical temperature scales

Дата введения 1976-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 мая 1975 г. N 1246 срок введения установлен с 01.01.76

ВЗАМЕН ГОСТ 8550-61 (в части МПТШ-48) и ГОСТ 12442-66

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 1985 г.

Настоящий стандарт устанавливает практические температурные шкалы, предназначенные для обеспечения единства измерений температуры в диапазоне от 0,01 до 100000 К, и методы их осуществления.

В стандарте учтены рекомендации Международного комитета мер и весов и его Консультативного комитета по термометрии.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Совокупность практических температурных шкал, установленных настоящим стандартом, образует единую систему температурных шкал, непрерывную от 0,01 до 100000 К. Практические температурные шкалы реализуются различными методами.

1.2. Практические температурные шкалы установлены таким образом, что температуры, измеренные по ним, насколько возможно близки к термодинамическим температурам.

1.3. Единицей температуры по практическим температурным шкалам, установленным настоящим стандартом, так же как и единицей термодинамической температуры, является кельвин (К).

1.4. Допускается применение единицы температуры - градуса Цельсия (°С). Между температурой , выраженной в кельвинах, и температурой , выраженной в градусах Цельсия, установлено соотношение

,                                                                               (1)

где К.

Градус Цельсия равен кельвину. Температурные разности выражаются в кельвинах или градусах Цельсия.

1.5. Методы воспроизведения практических температурных шкал, установленных настоящим стандартом, определяют требования к средствам измерений, входящим в состав государственных эталонов для соответствующих диапазонов температуры.

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ И МЕТОДЫ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

2.1. Температурная шкала термометра магнитной восприимчивости ТШТМВ, основанная на зависимости магнитной восприимчивости термометра из церий-магниевого нитрата от температуры , устанавливается для диапазона температур от 0,01 до 0,8 К. Эта зависимость выражается законом Кюри

,                                                                                   (2)

где - константа, определяемая градуировкой магнитного термометра.

2.2. Шкала 1962 г., основанная на зависимости давления насыщенных паров изотопа гелия-3 от температуры , устанавливается для диапазона температур от 0,8 до 1,5 К. Эта зависимость выражается уравнением

           (3)

где - давление в мм рт.ст. при 0 °С и ускорении свободного падения, равном 9,80665 м/c.

2.3. Шкала   1958 г., основанная на зависимости давления насыщенных паров изотопа гелия-4 от температуры , устанавливается для диапазона температур от 1,5 до 4,2 К. Эта зависимость представлена в табличной форме (приложение 1).

2.4. Температурная шкала германиевого термометра электрического сопротивления ТШГТС, основанная на зависимости сопротивления германиевого термометра от температуры , устанавливается для диапазона температур от 4,2 до 13,81 К. Эта зависимость выражается соотношением

 ,                                                                     (4)

где - константы, определяемые градуировкой германиевого термометра сопротивления по газовому термометру.

2.5. Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68) устанавливается для диапазона температур от 13,81 до 6300 К.

МПТШ-68 основана на ряде воспроизводимых равновесных состояний, которым приписаны определенные значения температур - основных реперных (постоянных) точек, и на эталонных приборах, градуированных при этих температурах. В интервалах между температурами реперных точек интерполяцию осуществляют по формулам, устанавливающим связь между показаниями эталонных приборов и значениями температуры.

Основные реперные точки реализуются как определенные состояния фазовых равновесий некоторых чистых веществ. Равновесные состояния и приписанные им значения температуры приведены в приложении 2.

2.5.1. В качестве эталонного прибора для области температур от 13,81 до 903,89 К применяют платиновый термометр сопротивления. Относительное сопротивление термометра определяют по формуле

,                                                                (5)

где - сопротивление термометра при температуре ;

- сопротивление термометра при температуре 273,15 К.

Относительное сопротивление термометра должно быть не менее

1,39250 при =373,15 К.

Для области температур ниже 0 °С соотношение между сопротивлением термометра и температурой определяют стандартной функцией и специальными уравнениями для вычисления поправок к этой функции (п.2.5.2).

Для области от 0 до 630,74 °С соотношение между сопротивлением термометра и температурой выражается двумя уравнениями в форме полиномов (п.2.5.3).

В качестве эталонного прибора для температур от 630,74 до 1064,43 °С применяют термоэлектрический термометр с электродами из платинородия (10% родия) и платины. Соотношение между электродвижущей силой и температурой выражается уравнением второй степени (п.2.5.4).

Для области температур выше 1337,58 К (1064,43 °С) температуру определяют в соответствии с законом излучения Планка (п.2.5.5).

2.5.2. Для области от 13,81 до 273,15 К температуру определяют по формуле

,                                                      (6)

где - относительное сопротивление платинового термометра сопротивления;

- относительное сопротивление, соответствующее стандартной функции приложения 3 и таблице значений приложения 4.

Поправки при температурах основных реперных точек получают из измеренных значений и соответствующих значений , приведенных в приложении 5. Отличия измеренных значений от значений в реперных точках рассчитывают по уравнениям, приведенным в приложении 6.

Поправки при промежуточных температурах определяют интерполяционными формулами. Область между 13,81 и 273,15 К разделена на четыре участка, в каждом из которых определяют полиномом от . Константы в полиномах определяют из значений в реперных точках и из условий равенства производных на границах соседних температурных участков:

а) на участке от 13,81 до 20,28 К поправочная функция имеет вид

,                                           (7)

где , , и - константы, определяемые из значений поправок (), измеренных в тройной точке равновесного водорода, при температуре 17,042 К и в точке кипения равновесного водорода, а также из значения производной поправочной функции в точке кипения равновесного водорода, вычисленного по уравнению (8);

б) на участке от 20,28 до 54,361 К поправочная функция имеет вид

,                                          (8)

где , , и - константы, определяемые из значений поправок (), измеренных в точке кипения равновесного водорода, в точке кипения неона и в тройной точке кислорода, а также из значения производной поправочной функции в тройной точке кислорода, вычисленного по уравнению 9;

в) на участке от 54,361 до 90,188 К поправочная функция имеет вид

,                                                 (9)

где , и - константы, определяемые из значений поправок (), измеренных в тройной точке и в точке кипения кислорода, а также из значения производной поправочной функции в точке кипения кислорода, вычисленного по уравнению 10;

г) на участке от 90,188 до 273,15 К справочная функция имеет вид

,                                            (10)

где =273,15 К; и - константы, определяемые из значений поправок (), измеренных в точке кипения кислорода и в точке кипения воды или в точке затвердевания олова (примечание к приложению 2).

2.5.3. Для области от 0 до 630,74 °С температуру в градусах Цельсия рассчитывают по уравнению

,             (11)

где ;

;                                               (12a)

и - сопротивления термометра при температурах и 0 °С соответственно;