Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

27 страниц

456.00 ₽

Купить ГОСТ 8.157-75 — официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

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

  Скачать PDF

Заменяет:
  • ГОСТ 12442-66 Сведения из перечня "Указатель государственных стандартов СССР 1980 г.", Издательство стандартов 1980
  • ГОСТ 8550-61 в части МПТШ-48

Оглавление

1. Общие положения

2. Практические температурные шкалы и методы их осуществления

Приложение 1. Зависимость между давлением р насыщенных паров изотопа гелия-4 и температурой Т в кельвинах

Приложение 2. Основные реперные (постоянные) точки МПТШ-68. Значения температур даны для состояния равновесия при давлении р, равном 101,325 кПа (760 мм рт.ст.), за исключением тройных точек и точки 17,042К

Приложение 3. Стандартная функция W для платиновых термометров сопротивления в области температур от 13,81 до 273,15К

Приложение 4. Таблица значений W

Приложение 5. Таблица значений W для температур реперных (постоянных) точек

Приложение 6. Температурные зависимости давления насыщенных паров равновесного водорода, неона, кислорода и воды

Приложение 7. Средства для осуществления МПТШ-68

Приложение 8. Ориентировочные значения расхождений в кельвинах между значением температуры по МПТШ-68 и МПТШ-48

Показать даты введения Admin

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ стандарт СОЮЗА ССР

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИИ

ШКАЛЫ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ

ГОСТ 8.157-75

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

гост

8.157-75

Государственная система обеспечения единства измерений

ШКАЛЫ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ

Взамен ГОСТ 8550—б I (в части МПТШ—48) и ГОСТ 12442-66

State system for ensuring the uniformity of measurements.

The temperature practical scales

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 мая 1975 г. № 1246 срок действия установлен

с 01.01. 1976 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 Консулы а гибкого 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 Т, выраженной в кельвинах, и температурой t, выраженной в градусах Цедьсия, установлено соотношение

t=T-TQ,    (1)

где 70 = 273,15К.

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

Переиздание. Октябрь 1979 г.

© Издательство стандартов, 1980

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

СТАНДАРТНАЯ ФУНКЦИЯ Гст (Т) ДЛЯ ПЛАТИНОВЫХ ТЕРМОМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ТЕМПЕРАТУР ЭТ 13,81 до 273,15К

20

Т=\Ао+ 2 AtllnWcrWblK.

t=*i

Значения коэффициентов А1

■4)

i

4,

0

0,27315- 103

11

0,7679763581708458* 10

1

0,2508462(967818033- 103

12

0,2136894593828500* 10

2

0,1350998699649997 * 103

13

0,45 984 33489280693

3

0,5278567590085172- 102

14

0 76361462 Э2316480* Ю'1

4

0,2767685488541052- 102

15

0,9693286203731213* 10~2

5

0,3910532053766837- 102

16

0,923069154007007 5* IQ-3

6

0,6556132305780693* 102

17

0 6381165909526538* 10-4

7

0,8080358685598667* 102

18

0,3022932378746192 - 10-*

8

0,7052421182340520* 102

19

0,8775513913037602* 1Q-7

9

0,4478475896389657- 102

0,1177026131254774* Ю"8

10

0,21252,56535560578* 102

Стандартная функция WCT при 7 = 273,15К переходит в функцию W(T), заданную уравнениями (11) и (12) для а — 3,9259668* 10~3 °С~1 и б=1,496334°С таким образом, что при этой температуре совпадают значения функций, а также их первых и вторых производных.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Таблица значений Wcc (Т)

Wcr <Т>

т

^ст <т>

т

<т>

0,00(123061

56

0,09842336

99

5,28197988

0,00145973

57

0,10240774

100

0,28630201

0,00174541

58

0,10642583

101

0,29062154

0,00209474

59

0,11047506

102

0,29493841

0,00251512

60

ОД 1455312

103

0,29925246

0,00301428

61

0,11855789

104

0,30356359

0,00359962

62

0,12278722

105

9,30787183

9,00427780

63

0,12693914

106

0,31217710

0,005015495

64

0,13111189

107

0,31647939

0,00593668

65

0,13530(363

108

0,32077856

0,00692804

66

0,13951284

109

0,325(07467

0,00803316

67

0,14373800

ПО

0,32936765

0,00925504

68

0,14797773

Ш

0,33365751

0,01059585

69

0,15(223058

112

0,33794416

0,01205690

70

0,15649541

113

0,34222768

0,01363901

71

0,16077108

114

0,34650800

0,01534261

72

0,16506643

115

0,35078519

0,01716768

73

0,16935049

116

0,35505910

0,01911363

74

0,17(363240

117

0,35932989

0,02117944

75

0,17796117

118

0,36359754

0,012336343

76

0,18227605

119

0,36786199

0,02566335

77

0,18659628

120

0,37212331

0,0)2807645

78

0,19092107

121

0,37638151

0,03059953

79

0,19524992

122

0,38)053657

0,03322916

80

0,19958212

123

9,38488851

0,03596155

81

0,20391714

124

0,38913732

0,03879305

82

0,20(8215445

125

0,39338316

0,04171968

83

0,21259344

126

0,39762594

0,04473760

84

0,21693388

127

0,40186567

0,04784292

85

0,22127523

128

0,40610242

0,65103178

86

9,22561712

129

0,41033628

0,054300 36

87

0,22995916

: 130

0,41456709

0,05764486

88

0,23430106

131

9,41879507

0,06106161

89

0,23864248

132

0,42302015

0,06454679

90

0,24)298315

133

0,4272(4233

0,06809690

91

0,24732290

134

9,43146169

0,07170835

92

0,25166128

135

0,43567831

0,07337756

93

0,25599836

136

0,43989210

0,07910123

94

0,26033369

137

0,44410322

0,08287595

95

0,26466718

138

0,44831159

0,08669859

96

0,26899870

139

0,45251730

0,09056600

97

0,27332807

140

0,45672033

0,09447515

98

0,27765516

141

0,46092077

т

^ст <т)

т

^ст (Т)

т

^СТ <т>

142

0,46511861

186

0,64763807

230

0,82682531

143

0,46931387

187

0,65174352

231

0,83086561

144

05,47350660

188

0,65684730

232

0,83490461

145

0,47769682

189

0,65094947

233

0,83894224

146

0,48188459

190

0,66404996

234

0,84297857

147

0,48606985

191

0,66814886

235

0,84701353

148

0,490215)274

192

0,67224607

236

0,85104726

149

0,49443319

193

0,67634176

237

0,85507063

150

0,4986М35

194

0(68043577

238

0,85911069

151

0,50278707

195

0,68452825

239

0,86314046

152

0„50696068

196

0,68861913

240

0,86716894

153

0,51113172

197

0 69270841

241

0,87149611

154

0,51560065

198

0,69679617

242

0,87522199

155

0,51946737

199

0,70088232

243

0,87924657

156

0,512'ЗбЗШО

200

0,70496694

244

0,88326994

157

0,52779409

201

0,70905004

245

0,887292 00

158

0,53195417

202

0,71313161

246

0,89131269

159

0,53611211

203

0,71721174

247

3,89533224

360

0,54(0126792

204

0,721290126

248

0,899350149

161

0i,54442(167

205

0,72636733

249

0,90336744

162

01,54857336

206

0,72944288

250

0,907383(09

163

0,55272291

207

0,73351690

251

0,91139753

364

0,55687048

208

0,737:58947

252

0,91541074

165

0,56100606

209

0,74166059

253

0,91942274

166

0,56515958

210

0,74573026

264

0,95343343

167

0,56930112

211

0,74979841

255

0,92744283

168

0,57344076

212

0,75386518

256

0,93145101

169

0,57757848

213

0,75793ШЗ

257

0,43545805

170

0,58171423

214

0,76)199430

258

0,93946371

171

0,58584806

215

0,7660(5672

259

0,94346822

172

0,58997999

216

0,770iU770

260

0,94747152

173

0,59411008

217

0,77417730i

261

0,95147352

174

0,59823835

218

0,77823545

262

0,95547430

175

0,60236478

219

9,78229(223

263

0.95947385

176

0,60648931

220

0,78634756

264

0,96347219

177

0,61061208

221

0,79040151

265

0,96746931

178

0,61473310

222

0,79445409

266

0,97146513

179

0,61885229

223

0,79850523

267

0.97545980

180

0,62296972

224

0,80255506

268

0,97945325

181

0,62708540

225

0,80660352

269

0,98344541

182

0,63119939

226

0,81065054

270

0,98743642

183

0,63531164

227

0,81469625

271

0,99142614

184

0,63942213

228

0,81874059

272

0,99541471

185

0,64353094

229

0,82278364

273

0,99940199

ГОСТ 8.157-75 Стр. 13

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Таблица значений W (Т) для температур реперных (постоянных) точек

Реперная (постоянная) точка

т

Vcr

Тройная точка равновесного водорода

13,81

0,09141206

Точка 17,0Л2К равновесного водорода

17,042

0,00253444

Точка кипения равновесного водорода

20,28

0,00448517

Точка кипения неона

27,102

0,01221272

Тройная точка кислорода

54,361

0,09197252

Точка кипения кислорода

90,188

0,24379909

Точка кипения воды

373,15

1,391259668

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Температурные зависимости давления насыщенных паров равновесного водорода, неона, кислорода и воды ро =^101,325 кПа (760 мм рт. ст.)

Равновесие между жидкой и парообразной фазами

Температурный диапазон применения, К

Формула

Равновесного

водорода

13,81—23,0

Ig-^A + BIT+CT+DT*. где

Л = 1,711466 В——44,01046 К С=0,0235909 К-D=—0,000048017 К~г

Неона

27 fir-21,2

Т=27,102+3,3144(-р——1) —1,24( -£-—1)*+ Р 0 р 0

+°Л(^—1).

Кислорода

90,1—90,3

Т=90,188+9,5648 (1)—

Р 0 '

-369^-1>2+2>22(^"-1)3

Воды

373,05—373,25

Г=373,15+28,0216(^--1)--И,642(~- -1)2+7,1(^-1)>

Стр. 14

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 к ГОСТ 8 157—75 Справочное

СРЕДСТВА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МПТШ—68

Измерение температур по МПТШ—68 с высокой точностью должно выполняться с соблюдением требований, изложенных в настоящем приложении Описанные ниже правила и рекомендации гю осуществлению температурной шкалы соответствуют практике ведущих термометрических лабораторий Приложение содержит описание приборов и методов, применение которых обеспечивает измерения температур на эталонном уровне точности

1. Эталонный термометр сопротивления

Эталонный платиновый термометр сопротивления должен быть сконструирован и изготовлен таким образом, чтобы четырехпроводный чувствительный элемент был к^к можно свободнее от натяжений и оставался таким во время работы Чувствительные элементы эталонных термометров изготовляют из платиновой проволоки постоянного диаметра от 0,06 до 0,5 мм, причем короткий участок каждого вывода, примыкающего к спирали, делают из платины Значение R (0ЭС) термометра обычно составляет 25 Ом, а сила измерительного тока такого гермометра обычно равна 1 или 2 мА Детали термометра, находящиеся в цепосречственной близости к чувствительному элементу, изготовляют из чистых материалов, не реагирующих с платиной

Во время изготовления термометра рекомендуется, чтобы его гильза была вакуумнрована при нагреве примерно до 450°С, затем заполнена сухим газом и герметически запаяна Желательно, чтобы в газе, заполняющем термометр, присутствовал кислород он создаст для остатков примесей в платине окислительную среду. По окончании изготовления чувствительный элемент следует стабилизировать нагреванием при температуре, превышающей максимальную, на которую он рассчитан и во всяком случае не ниже 45(^0

Сопротивтение изоляции каркаса и крепежных деталей должно быть достаточно высоким во избежание значительного шунтирования сопротивления термометра Например, должны быть приняты меры предосторожности, чтобы избежать конденсации водяных паров в пространстве между выводами при работе термометра в условиях низких температур, а также чтобы избежать возможных утечек в самих изоляционных материалах, используемых в термометре при высоких температурах

В качестве изоляционных материалов применяют слюду, кварц и окись алюминия, которые обычно обеспечивают необходимую изоляцию вплоть до f = 500°C Однако, когда температура приближается к 630°С, условия становятся более трудными и могут легко возникать ошибки порядка 1 мК или больше В случае применения слюды создается дополнительная трудность, так как, если слюду нагревать до температуры выше 450°С, может образоваться значительное количество воды Воду необходимо периодически устранять откачкой или осушением, иначе изоляция чувствительного элемента будет быстро ухудшаться

Чтобы обеспечить необходиммо стабильность сопротивления эталонного платинового термометра и температурного коэффициента его сопротивления, чувствительный элемент следует сохранять как можно дольше в отожженном состоянии Изменение сопротивления термометра может возникнуть как из-за наклепа, вызываемого обычным обращением с термометром, так и из-за быстрого охлаждения, если термометр быстро перенести из среды с температурой выше 5(Ю°С в среду комнатной температуры В последнем случае сопротив-

Стр. 15

ление термометра возрастает из-за вызванных мгновенным охлаждением неравновесных концентраций дефектов кристаллической решетки и сохраняется таким до тех пор, пока термометр остается при температуре ниже 200°С. Большую часть сопротивления, возникающего из-за наклепа, и сопротивление, вызываемое мгновенным охлаждением, можно устранить отжигом при температуре 500СС за 30 мин.

Значительные ошибки могут быть вызваны радиационными потерями из-за полного внутреннего отражения в конструкционных деталях термометра, особенно если они из кварца. Такие потери в гильзе, а не во внутренних деталях можно предотвратить чернением внутренней поверхности гильзы (например, суспензией коллоидного графита) или обработкой поверхности гильзы песком, что сделает ее матовой.

Глубину погружения термометра, обеспечивающую устранение погрешности из-за теплопередачи, устанавливают испытаниями. Для этого достаточно убедиться в том, что наблюдаемый температурный градиент при воспроизведении точки затвердевания металла соответствует температурному градиенту, ожидаемому в этой точке из-за гидростатического давления в соответствии с табл. 1 настоящего приложения.

Для температур ниже 90К обычно используют короткий платиновый термометр сопротивления диаметром не более 5 мм и длиной не более 60 мм, который может быть целиком погружен в среду с однородной температурой. Теплопередачи по проводам в этом случае избегают, прикрепив их к подходящему охранному кольцу. Чтобы получить хороший тепловой контакт между чувствительным элементом и окружающей средой, этот элемент помещают' в тонкостенную (толщина стенки.— 0,25 мм) гильзу обычно из платины, наполненную гелиехм.

Полезным критерием эффективности отжига и стабильности термометра является постоянство его сопротивления при температуре реперной точки. Для этой цели обычно используют тройную точку воды (273,16К) и точку кипения гелия (4,215К). Первая удобна для большинства высокотемпературных термометров, а вторая ие только легко реализуется для термометров, встроенных в криогенную аппаратуру, но и имеет дополнительное преимущество — относительно малую чувствительность к изменениям температуры. Практикой установлено, что изменение сопротивления в тройной точке воды не должно превышать 4 • 10~в /?(0°С) (эквивалентно ~ 1 мК при температуре выше 40К) для серийных высокотемпературных термометров и 5 • 10~7Я(0°С) для самых лучших термометров при условии крайне осторожного обращения с ними. Для термометров, используемых только при температурах до 100°С или ниже, изменение сопротивления в тройной точке воды не должно превышать 5* 10~7 #((У°С).

Небольшое повышение температуры термометров, вызванное измерительным током, может быть определено измерениями его сопротивления при двух значениях силы тока. 1

Стр. 16

ях температурных градиентов вдоль электродов. Например, электродвижущая сила не должна изменяться по мере увеличения глубины погружения термоэлектрического термометра в среду однородной температуры.

3. Давление

Обычно давление определяют по показаниям ртутного манометра. При этом средняя плотность чистой ртути, если ее температура находится в интервале от 0 до 40°С и если столб ртути соответствует давлению р, которое необходимо измерить, выражается с достаточной точностью формулой

Р\ _Р(20°С,    ро)_

2 *    ll+A(t—20"C)+B(/-2O°C)Jl£l-x

где    .4    =    18115-    Ю-^С"1;

В=0,8- 10-8°С-1;

Х=4,0- 10"» Па-' = 5.3- 10'»—~г— ;

л    мм    рт.    ст.

р(20°С, ро)** 13545,87 кг/м3 — плотность чистой ртути при температуре t = 20°С и при давлении до= 101,325 кПа (760 мм рт ст).

Достаточно точное значение местного ускорения свободного падения может быть получено Потсдамской системой и при введении поправки, равной —14 - 10-5 м/с1.

Гидростатическое давление, возникающее в ваннах для реализации реперных точек, может вызвать небольшие, но подлежащие учету температурные эффекты; они указаны в табл. К

4. Тройная точка воды

Температура тройной точки роды может быть реализована в герметичных стеклянных ампулах, содержащих только воду высокой чистоты с изотопным составом, соответствующим в значительной мере океанской воде Ампулы имеют осевой колодец для термометров; температура тройной точки воды реализуется в любом месте, где лед находится в равновесии с поверхностью вода — пар. На глубине h ниже поверхности вода — пар температура равновесия t между льдом и жидкой водой выражается формулой

t*=A+Bh,    (2)

где А — О.ОГС и £ ——7* 10~А°С/м.

Метод, рекомендуемый для приготовления тройной точки, состоит в формировании толстого слоя льда вокруг осевого колодца для термометра охлаждением изнутри, а затем в оттаивании достаточного количества этого слоя льда также изнутри, вследствие чего получают новую поверхность раздела вода — Лед, примыкающую к колодцу. В течение первых часов, следующих за приготовлением тройной точки воды, температура, измеряемая в осевом колодце, поднимается довольно быстро на ьесколько десятитысячных кельвина, становясь стабильной по прошествии периода от одного до трех дней. Это первоначальное изменение температуры, вероятно, вызывается ростом ледяных кристаллов или медленным исчезновением натяжения в кристаллах. Тройная точка, приготовленная таким образом и содержащаяся в ледяной ванне, способна сохранять температуру постоянной с отклонением не более 0,1 мК в течение нескольких месяцев. Даже в ампулах с водой из различных источников, если

Стр. 17

работать с ними указанным способом, расхождения в полученных температурах не должны превышать 0 2 мК Значительное повышение температуры термометра выше температуры тройной точки воды может быть вызвано искусственным или солнечным светом, подающим на ампулу, в связи с чем рекомендуется проводить измерения в ампулах, достаточно защищенных от излучения.

Различное содержание изотопов в природной воде может вызвать заметные расхождения в значениях температуры тройной точки Океанская вода содержит около 0,016 моля дейтерия 2Н на 100 молей водорода *Н, 0,04 моля 1(0 и 0,2 моля 180 на 100 молей 160 Такое содержание тяжелых изотопов по существу самое высокое, которое может встречаться в природной воде Континентальные поверхности воды обычно содержат около 0,015 моля 2Н на 100 молей 41, вода, поступающая от полярных снегов, может иногда содержать всего лишь 0,0 L моля 2Н на 100 молей *Н

Операция по очистке воды может слегка изменить ее изотопный состав, а изотопный состав поверхности раздела вода — лед несколько зависит от технологии охлаждения воды Изменение изотопного состава воды, обусловленное увеличением содержания дейтерия 2Н на 0,001 моля (при расчете на 100 молей *Н), соответствует повышению температуры тройной точки воды на 0,040 мК Таковым и является расхождение между температурами тройных точек океанской и обычной континентальной поверхностной воды Максимальное расхождение В температурах тройных точек природной воды составляет 0,250 мК

5. Тройная точка, точка 17,042К и точка кипения равновесного водорода

Водород имеет две молекулярные модификации (обозначается приставками «орто» и «пара»), их наличие объясняется различными относительными ориентациями двух ядерных спинов в двуатомных молекулях Равновесная орто—пара концентрация зависит от температуры и при комнатной температуре соответствует примерно 75% ортоводорода и 25% пароводорода (так называемый нормальный водород) После ожижения это соотношение медленно меняется со временем, соответствующие изменения происходят и в физических свойствах водорода В точке кипения равновесная концентрация соответствует 0,2 j % орто- и 99,79% парозодорода Температура кипения водорода этого состава («равновесного») ниже температуры кипения нормального водорода примерно на Од2 К (Название "равновесный водород» означает, что водород имеет свою равновесную орто—пара концентрацию при данной температуре). Чтобы избежать ошибок при реализации реперных точек водорода, вызываемых неопределенным орто—пара составом, рекомендуется использовать равновесный водород, конвертированный катализатором, например, гидроокисью железа. При том следует использовать водород высокой химической чистоты, которая достигается диффундированием его через палладий

Температура равновесия между твердой, жидкой и газообразной фазами водорода может быть реализована использованием достаточного количества жидкого водорода в присутствии какого-либо катализатора в полости медного блока, в который вмонтированы платиновые термометры сопротивления и который находится в вакууме Температуру блока понижают до тех пор, пока водород не затвердеет Затем температуру медленно повышают и наблюдают переход в тройной точке Горизонтальный участок кривой «время—температура» может быть постоянным до 0,1 мК в течение 30 мин или более

Температуру равновесия между жидким и газообразным водородом обычно реализуют статическим методом В соответствии с этим методом в блоке из металла, обладающего высокой теплопроводностью, имеется полость, в которой создается и поддерживается температура, близкая к точке кипения (погружением блока в жидкий водород) Чтобы избежать температурных градиентов из-за гидростатического давления, с жидким водородом соприкасается верх-

няя плоскость блока, а нижняя часть блока защищена вакуумной рубашкой. Полость в блоке содержит небольшое количество очень чистого жидкого водорода при наличии какого-нибудь катализатора. Давление паров водорода, находящегося в полости, передается по капилляру (из материала с низкой теплопроводностью) к манометру, находящемуся вне криогенной части установки Следует принять меры предосторожности, чтобы избежать прямого излучения по. капилляру в полость и чтобы на всем своем протяжении от полости до манометра капилляр имел более высокую температуру, чем температура на поверхности жидкого водорода в полости.

Измерения заключаются в сравнении показаний конденсационного термометра, сконструированного указанным образом, и платиновых термометров сопротивления, смонтированных в плотно пригнанных гнездах, высверленных в металлическом блоке и расположенных как можно ближе к полости.

Правильность измерений можно проверить, показав, что полученные значения не зависят от отношения объема жидкого водорода к объему пара в полости.

6. Точка кипения неона

Точка кипения неона может быть реализована способом, подобным описанному для водорода. Нормальный изотопный состав неона: 0,0026 моля 21Ne и 0,088 моля 22Ne на 0,909 моля 20Ne.

7. Тройная точка и точка кипения кислорода

Тройная точка и точка кипения кислорода могут быть реализованы способом. подобным описанному для водорода. Особенно следует позаботиться о чистоте кислорода в конденсационном термометре. Кислород является достаточно чистым, когда нормальная точка кипения остается постоянной при неоднократной откачке его ларов.

8. Точка кипения воды

Температуру равновесия между жидкой водой и ее паром обычно реализуют динамическим методом: термометр погружают в насыщенные пары воды. Для эталонных работ рекомендуется использовать закрытые системы, в которых кипятильник и манометр соединены с маностатом, наполненным воздухом или, предпочтительнее, гелием.

Кипятильник должен быть сконструирован так, чтобы избежать загрязнений воды. Термометр необходимо защитить о г излучений тех деталей аппаратуры, температура которых отлична от точки кипения. Если температура равновесия достигнута, то, после приведения результатов измерения к постоянному давлению, полученное значение температуры не будет зависеть от продолжительности измерений скорости подачи тепла в кипятильник и глубины погружения термометра.

Изменение содержания дейтерия в воде вызывает изменение температуры кипения боды в том же направлении, что и для тройной точки воды, но примерно в три раза меньше.

9. Точка затвердевания олова и цинка

Температуры затвердевания могут быть реализованы с очень высокой воспроизводимостью на блюд ением за горизонтальной частью кривой «темпера тура — время», характеризующей медленное затвердевание очень чистых металлов.

Стр. 19

Для плавления и затвердевания олова и цинка можно использовать тигель из очень чистою искусственного графита (99,999% по массовой доле) диамет* ром около 5 см, с осевым колодцем для термометра Глубина погружения термометра в металл должна быть достаточной для устранения влияния теплопередачи по проводам термометра на температуру его чувствительного элемента. Удобно держать тигель с металлом в пирексовой или кварцевой пробирке в инертной атмосфере и нагревать его в печи с металлическим блоком.

Процедура охлаждения металла при определении точки затвердевания должна быть такой, чтобы чувствительный элемент термометра имел возможно лучший тепловой контакт с поверхностью раздела твердой и жидкой фаз металла и находился с ней в тепловом равновесии. Вскоре после начала кристаллизации должна появиться или твердая оболочка, оформившаяся на стенках тигля, или твердая корка вокруг колодца для термометра.

Температура равновесия между твердым и жидким металлом слегка изменяется в зависимости иг давления в соответствии в табл. 1 настоящего приложения.

Олово высокой чистоты (составляющей 99,9999% по массовой доле) при охлаждении из жидкого состояния переохлаждается на 23—ЗОК перед затвердеванием. Точка затвердевания олова может быть успешно реализована по следующей методике (при этом удается избежать избыточного переохлаждения печи). Начиная с того момента, когда температура превысила температуру точки затвердевания на несколько кельвинов, печь медленно охлаждают со скоростью примерно 0*1 К/мин до тех пор, пока расплавленный металл не достигнет температурь! плавления. Затем, пробирку с тиглем, содержащим расплав, и контрольный термометр сопротивления либо перемещают к верхнему краю печи, либо полностью удаляют из печи. В обоих случаях образец быстро охлаждается. При обнаружении быстрого понижения температуры, что указывает на кристаллизацию, пробирку с тиглем тут же погружают в печь, которая все еще медленно охлаждается. В течение медленно протекающего процесса затвердевания реализуется характерная кривая охлаждения для металла высокой чистоты, имеющая температурную площадку Воспроизводимость этого плоского участка для конкретного образца не хуже ±0,1 мК за определенное время, зависящее от скорости охлаждения печи.

Способ реализации точки затвердевания цинка высокой чистоты (99,9999% по массовой доле) несколько отличен от описанного, поскольку цинк переохлаждается незначительно. Тонкий слой твердого металла образуется в центральном колодце для термометра, если удалить термометр. Когда расплавленный металл достигнет температуры плавления, охладить его до комнатной температуры и вставить на место или предварительно вставить на его место кварцевый стержень приблизительно на 30 с перед тем как вернуть термометр обратно.

Критерием достаточной чистоты образца цинка или олова является то, что значение температуры, соответствующее плоскому участку кривой плавления, меняется не более чем на 1 мК.

10. Точки затвердевания серебра и золота

Температуру равновесия между жидкой и твердой фазами серебра и золота реализуют в закрытых тиглях либо из очень чистого искусственного графита, либо из плавленного кварца. Если тигель графитовый, рекомендуется предотвратить доступ воздуха к нему во избежание окисления графита.

Расплавленное серебро должно быть защищено, чтобы не допустить растворения в нем кислорода, вызывающего понижение точки затвердевания.

Слиток металла необходимо нагреть до однородной температуры, на несколько кельвинов превышающей температуру точки плавления металла, и затем медленно охладить.

Градус Цельсия равен кельвин) Темпера горные 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 х термометра из церий-магнпевого нитрата от температуры Т, устанавливается для диапазона температур от 0,01 до 0,8 К. Эта зависимость выражается законом Кюри

Х-С/Г,    (2)

где С — константа, определяемая градуиронкой маппттою термометра.

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

1пд = 2,248461п7'——Д— | 4,80.380 0,280001/ 1 0,Ю8008Р

- 0,05022.37Г | 0,005054807м,    (3)

где р — давление в мм рт ci при 0°С м ускорении свободного падения, равном 9,80665 м/с2.

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

2.4.    Температурная шкала терманпевого термометра злектри ческою сопротивления ТШП(,, основанная на зависимости сопротивления R германиевою чермометра от температуры Т, устанавливается для диапазона температур от 4,2 до 13,81 К. Эта зависимость выражается соотношением

\UR^2MWV>    (4)

1-0

где Ai — константы, определяемые т ра/туировкой германиевого термометра сопротивления по тазовому термометру.

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

Стр. 20

Термоэлектрический термометр, подлежащий эталонированию помещенный в защитную трубку из подходящего огнеупорного материала, с огнеупорными изоляторами, разделяющими оба электрода, погружают в расплавленный металл, которому затем дают остыть Глубина погружения термоэлектрического термометра в металл должна быть достаточной, чтобы исключить теплопередачу по электродам

Достигн\та ли температура равновесия, можно проверит^ по следующим признакам этектрод вяжущая сила термоэлектрического термометра не должна зависеть от небольших изменений глубины погружения в расплавленный металл во время последовательных охлаждении и должна оставаться постоянной не менее 5 мин во время одного охлаждения

Чтобы использовать точку затвердевания золота в качестве реперной для области шкалы, определяемой в соответствии с законами излучения, необходимо иметь черное тею Для его реализации тигель, содержащий золото, должен быть изменен таким образом, чтобы обеспечить погружение излучателя, имеющего однородную температуру, в золото Черное тело легче осуществить, если излучатель изготовлен из материала, обладающего высокой излучательной способностью Для этой цели очень подходит графит.

11. Вторичные реперные (постоянные) точки

Наряду с основными реперными точками МПТШ— 68 имеются н другие реперные точки Некоторые из них и их температуры по МПТШ—68 указаны в табл. 2 настоящего приложения За исключением температур тройных точек и температур, вычисляемых по уравнениям, определяющим зависимость давления паров от температуры, остальные являются температурами равновесия системы при давлении, равном 101,325 кПа (760 мм рт ст)

Таблица 1

Температура точек затвердевания металлов в зависимости от давления

Точка затверде

Коэффициент давления

Металл

вания, °С, при давлении 101,325 кПа (760 мм рт ст )

К/мм рт ст.

К/см жидкости

Ртуть

—38,862

+aooooo7i

+0,000071

Индий

156,634

+0,0000064

+0,000033

Олово

231,9681

+0,0000043

+0,000022

Висмут

271,442

—0,0000046

-0,000034

Кадмий

321,108

+0,0000082

+0,000048

Свинец

327,502

+0,0000105

+0,000082

Цинк

419,58

+0,0000057

+0,000027

Сурьма

630,74

+ 0,0000001

+0,000005

Примечание 1 К/мм рт ст — 7,5 • 10"3 К/Па

ГОСТ *.157—75 Стр. 3

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 ^талонных 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]. В качестве лалоннош прибора для области температур от 13,81 до 903,89К применяют платиновый термометр сопротивления. Относительное сопротивление №т термометра определяют по формуле

Wf — RTlRinAWi    (5)

где Rт — сопротивление термометра при температуре Т;

Rm,«к —сопротивление термометра при температуре 273,15К.

Относительное сопротивление термометра должно быть не менее

1,39250 при Т -373,15/С.

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 эталонною прибора для температур от 630,74 до 1064,43°С применяют термоэлектрический термометр с электродами из нлагинородия (10% родия) и платины. Соотношение между электродвижущей силой и температурой выражается уравнением вюрои степени (п. 2 5.4).

Для области температур выше 1337,58К (Ю64,43°С) температуру определяют в соответствии с законом излучения Планка (и 2.5 5.).

2.5 2. Для области от 13,81 до 273,15K температуру определяют по формуле

Wt = W„(T)+AW(T),    (6)

где И?т — относительное сопротивление платинового термометра сопротивления;

Wtr(T) — относительное сопротивление, соответствующее стандартной функции приложения 3 и таблице значений приложения 4.

Стр. 4 ГОСТ 8.157—7S

Поправки АЯ7 fT) при температурах основных реперных точек получают из измеренных значений W? и соответствующих значений Wet (Т), приведенных в приложении 5. Отличия измеренных значений W? от значений WCr (Т) в реперных точках рассчитывают по уравнениям, приведенным в приложении 6.

Поправки AW (Т) при промежуточных температурах определяют интерполяционными формулами. Область между 13,81 и 273,15К разделена на четыре участка, в каждом из которых ДЦР(Т’) определяют полиномом от Т. Константы в полиномах определяют из значений AW (Т) в реперных точках и из условий равенства производных dA W(T)jdT на границах соседних температурных участков:

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

вид

AW(T)=Al+B1T+CiTz+DlT\    (7)

где Аь В\, С] и Di — константы, определяемые из значений поправок (ДИ?=ЦР—Wet), измеренных в тройной точке равновесного водорода, при температуре 17,042К 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

AW(T)~A2 + B2T+C2T2 + D2T3,    (8)

1де Л2, Вг, С% и /)2 — константы, определяемые из значений поправок (ДW—W—Wet), 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 90Д88К поправочная функция имеет вид

AW(T)~A3+B3T+C3T\    (9)

где /4ц, В3 и С3 — константы, определяемые из значений поправок (AHP=U7—Wot), 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 273,15К поправочная функция имеет вид

AW(T)=Ait + C4fi(t— 100°С),    (10)

где t — T—273,15К; A^ и С4 — константы, определяемые из значений поправок    {AW=W—Wet), измеренных в точке кипения

кислорода и в точке кипения воды или в точке затвердевания олова (примечание к приложению 2).

ГОСТ 8.1 S7—7$ Стр. 5


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

/=/'+0,045 (-fQ55c)(-iooSc — 1 )(;


температуру / в градусах


419,58°С    1    /\630,74°С

где /'=    +    );

W(t')=R(t')/R(0°C);


) ЛИ)


(12а)


R(t') и R(0°C) —сопротивления термометра при температурах /' и 0°С соответственно; а и 6 — константы, определяемые измерением сопротивления в тройной точке воды, точке кипения воды или затвердевания олова (примечание к приложению 2) и точке затвердевания цинка

Уравнение (12а) эквивалентно уравнению


W(t') = l+At' + Bt'2,    .    (126)

где А = а( 1 + 6/100°С); В =—10~4а • 6°С~2.


2.5.4. Для области от 630,74 до 1064,43°С температуру рассчитывают по уравнению


Et=a+bt+ct2,    (13)


где Et — электродвижущая сила эталонного платинородий-пла-тинового термоэлектрического термометра, один спай которого находится при температуре 0°С, а другой — при температуре /; а, Ь, с — константы, вычисляемые по значениям Е при температуре 630,74±0,2°С, измеряемой платиновым термометром сопротивления, и в точках затвердевания серебра и золота.

Платиновый электрод эталонного термоэлектрического термометра должен иметь относительное сопротивление И7(100°С) не менее 1,3920. Платинородиевый электрод должен содержать 10% родия и 90% платины.

Термоэлектрический термометр должен быть таким, чтобы значения электродвижущей силы    ,    £<%    1,эз”С)    и    £(юб4,4з°с)

удовлетворяли следующим соотношениям в микровольтах:


Е(1064,43сС) = 10300+50;    (14)

£<ici64.43°c) —Е(чб!,9з°о = 1183+0,158[£(Ю04,43°с) —10300] ±4; (15) Е()064,43“С) —Е (630,74“С) =4,766 + 0,631 [Е(1()64,43"С)—10300] ±8. (16)

2.5 5. Для области выше 1337,58К (1064,43°С) температуру Т определяют по уравнению


Ц (Т)

Ц УГ (Ал) 1


Г_Сг_


еМЩАи)


е*р


XT


]-


(17)


где La (Т) и L л |Т(Аи)]— спектральные плотности энергии излучения черного тела для длины волны Я при температуре Г и в точке затвердевания золота Т (Аи).    Значение константы

С2=0,014388 м-К.

2.5.6.    Воспроизведение МПТШ—68 осуществляется аппаратурой, методами и технологией для реализации реперных точек и эталонными приборами, соответствующими рекомендациями, указанным в справочном приложении 7.

2.5.5. Ориентировочные значения расхождений между значениями по МПТШ—68 и МПТШ—48    приведены в справочном

приложении 8.

2.6.    Температурная шкала пирометра микроволнового излучения (ТШПМИ), основанная на зависимости спектральной плотности энергии излучения L(T) черного тела от температуры Т в микроволновом диапазоне излучения, устанавливается для диапазона температур от 6300 до 100000 К.

Эта зависимость выражается уравнением


ЦТ) Т LIT(Аи)Ь ПАи) >


(18)


где L(T) и L[T(Аи)] — спектральная плотность энергии излучения черного тела в диапазоне микроволнового радиоизлучения при температуре Г и в точке затвердевания золота Т (Аи).

Для построения температурной шкалы по микроволновому излучению используют тепловое излучение с длинами волн более 1 мм.


ГОСТ 8.157—75 Стр- 7

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Зависимость между давлением р насыщенных паров изотопа гелия-4 и температурой Т в кельвинах

Таблица рассчитана для ускорения свободного падения равного 9,80665 м/с2.

р

т

Р

Г

мм рт. ст.

Па

мул рт. ст.

Па

2

266,6

1,3863

42

5600,0

2,2156

3

400,0

1,4652

43

5733,0

2,2255

4

533,3

1,5221

44

5866,0

2,2353

5

666,6

1,5707

45

6000,0

2,2450

6

799.9

1,6123

46

6133,0

2,5444

7

933,3

1,6490

47

6266,0

2,2638

8

1066,6

1,6820

48

6399,0

2,2730

9

1199,9

1,7120

49

65334)

2,2821

10

1333,2

1,7396

50

6666,0

2,2911

11

1466,5

1,7653

60

7999,0

2.3745

12

1599,9

1,7893

70

9333,0

2,4489

13

1733,2

1-8119

80

Ш666,0

2,5163

14

1866,5

1,8333

90

11999,0

2,5781

15

1999,8

1,8536

100

13332,0

2,6354

16

2133,2

1,8729

ПО

14665,0

2,6888

17

2266,0

1,8914

120

15999,0

2,7390

18

2400,0

1,9092

130

17332,0

2,7865

19

2533,0

1,9262

140

18665,0

2,8315

20

2666,0

1,9427

150

19998,0

2,8744

21

2800,0

1,9586

160

21332,0

2,9153

22

2933,0

1,9740

170

22665,0

2,9546

23

3066,0

1,9889

180

23998,0

2,9924

24

3200,0

2,0033

190

25331,0

3,0287

25

3333,0

2-0174

200

26664,0

3,С 637

26

3466,0

2,0311

210

27998,0

3,0976

27

3600,0

2,0444

220

29331,0

3,1304

28

3733,0

2,0575

230

30664,0

3,1622

29

3866*0

2,0702

240

31997,0

3,1931

30

4000,0

2,0827

250

33331,0

3,2231

31

4133,0

2,0949

260

34664,0

3,2524

32

4266,0

2,1068

270

2 5997,С

3,2Ш

33

4400,0

2,1185

280

37330,С

3,3086

34

4533,0

2,1300

290

38663,0

3,3357

35

4666,0

2,1413

300

39997,0

3,3622

36

4800,0

2J524

310

41330,0

3,3880

37

4933,0

2-1634

320

42663,0

3,4134

38

5066,0

2,1741

330

43996,0

3,4382

39

5200,0

2,1848

340

45330,0

3,4625

40

5333,0

2,1952

350

46663,0

3,4863

41

5466.0

2,2055

360

47996,0

3,5097

Продолжение

р

т

р

т

мм рт. ст.

Па

мм рт. ст.

Па

370

49329,0

3,5326

590

78660,0

3,9566

380

50663,0

3,5551

60 D

79993,0

3,9731

390

51996,0

3,5772

610

81327,0

3,9894

400

53329,0

3,5990

620

82660,0

4,0056

410

54662,0

3,6204

630

83993,0

4,0215

420

55995,0

3,6414

640

85326,0

4,0373

430

57329,0

3,6621

650

86660,0

4,0530

440

58662,0

3,6825

660

87993,0

4,0584

450

59995,0

3,7026

670

89326,0

4,0877

460

61328,0

3,7224

680

90659,0

4,0989

470

62662,0

3,7419

690

91992,0

4,1139

480

63995,0

3,7611

700

93726,0

4,1287

490

65328,0

3,7800

710

94659,0

4,1435

500

66661,0

3,7987

72 3

95992,0

4,1580

510

67994,0

3,8172

730

97325,0

4,1725

520

69328,0

3,8354

740

98659,0

4,1868

530

70661,0

3,8533

750

99992,0

4,2009

540

71994,0

3,8711

760

101325,0

4,2150

550

73327,0

3,8886

770

102658,С

4,2289

560

74661,0

3,90 59

780

103991,0

4,2427

570

74994,0

3,9230

790

105325,0

4,2564

580

77327,0

3,9399

ГОСТ 8И57—7$ Стр. 9

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Основные реперные (постоянные) точки МПТШ—68.

Значения температур даны для состояния равновесия при давлении ру равном 101,325 к Па (760 мм рг. ст.), за исключением тройных точек

и точки 17,042 К

Состояние фазового равновесия

Значение температуры,

Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами равновесного водорода (тройная точка равновесного водорода)

13,81 (—259,34)

Равновесие между жидкой и парообразной фазами равновесного водорода при давлении 33,330 кПа (2 50 мм рт. ст.).

17,042 (-256,108)

Равновесие между жидкой и парообразной фазами равновесного водорода (точка кипения равновесною водорода)

20,28 (-5 52,87)

Равновесие между жидкой и парообразной фазами неона (точка кипения неона)

27,102 (—246,048)

Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами кислорода (тройная точка кислорода)

54,361 (—218,789)

Равновесие между жидкой и парообразной фазами кислорода (точка кипения кислорода)

90,188 (—182,962)

Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами воды (тройная точка воды)

273,16 (0,01)

Равновесие между жидкой и парообразной фазами воды (точка кипения воды)

373,15 (100)

Равновесие между твердой и жидкой фазами цинка (точка затвердевания цинка)

692,73 (419,58)

Равновесие между твердой и жидкой фазами серебра (точка затвердевания серебра)

1235,08 (961,93)

Равновесие между твердой и жидкой фазами золота (точка затвердевания золота)

1337,58 (1054,43)

Примечание. Состояние равновесия между твердой и жидкой фазами олова (точка затвердевания олова) имеет значение 231,9681 °С и может быть использовано вместо точки кипения воды.

1

Эталонный термоэлектрический термометр

Термоэлектрические термометры, используемые в качестве эталонных, изготовляют, из проволоки постоянного диаметра от 0,36 до 0,65 мм. Электроды термометра должны быть тщательно отожжены, чтобы при его использовании обеспечивалось постоянство электродвижущей силы. Для этой цели необходимо нагреть платиновую проволоку до температуры не менее 1100°С, а платино-родиевую проволоку — до 1450°С. Если отжиг проведен до того, как электроды помещены в изолирующую арматуру, то после этой процедуры термометр необходимо снова нагреть до температуры не менее ПОСгС и отжигать до тех пор, пока электродвижущая сила не стабилизируется и не будут устранены местные негрмогенности, вызванные натяжением. Это можно считать выполненным, если электродвижущая сила термометра не изменяется при изменени-