Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Metody pomiaru temperatury termodynamicznej. Redefinicja kelwina

Kozicki M.

Metrologia i Probiernictwo : biuletyn Głównego Urzędu Miar

|

2018

|

nr 2 (21)

46--49

PL

W tym roku planowane jest przeprowadzenie redefinicji podstawowych jednostek miar układu SI, w tym kelwina, którego wartość uzależniona zostanie od stałej Boltzmanna. W tym celu konieczne było wyznaczenie wartości tej stałej z odpowiednią dokładnością. Celem referatu jest opisanie procesu redefinicji oraz konsekwencji, jakie ze sobą niesie, jak również przybliżenie metod pomiaru temperatury termodynamicznej, które musiały zostać rozwinięte dla wyznaczenia stałej Boltzmanna.

EN

This year, it is planned to redefine four basic units of the SI system, including kelvin, the value of which will depend on the Boltzmann constant. For this purpose, it was necessary to determine the value of this constant with the appropriate accuracy. The aim of the paper is to describe the process of redefinition and the consequences that it brings, as well as the presentation of thermodynamic temperature measurement techniques that were developed to determine the Boltzmann constant.

2

About a new definition of kelvin

Neyezhmakov P., Nazarenko L., Pavlenko Y.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

954--957

EN

The kelvin, a unit of temperature T, is presently defined by the temperature of the triple point of water. Thus, the kelvin is linked with a material property. But in fundamental laws of physics temperature always appears as thermal energy kT. The 24th CGPM made the historical decision to redefine the kelvin through the Boltzmann constant k. The latest results on Boltzmann constant determination and practical realization of a new definition are reviewed. The new definition of thermodynamic temperature is fully independent of the material properties, technical implementation of the measurement, the temperature level and its span. The new definition of kelvin is now the motivation for the development of new measurement methods based on basic physical laws – primary thermometry, and finally it will lead to new temperature standards.

PL

Kelwin to jednostka temperatury termodynamicznej, która obecnie określona jest przez temperaturę punktu potrójnego wody. Dotychczas, definicja jednostki kelwin była powiązana z właściwościami materiału. Zgodnie z podstawowymi prawami fizyki, pojęcie temperatury wynika z energii termicznej kT. W Międzynarodowym Biurze Miar (BIPM) podjęta została historyczna decyzja o ponownym zdefiniowaniu jednostki kelwin przy użyciu stałej Boltzmanna k. W artykule przestawiono najnowsze osiągnięcia metrologiczne dotyczące wyznaczenia stałej Boltzmanna i zmierzające do praktycznej realizacji nowej definicji kelwina. Omówiono podstawy wyznaczenia stałej Boltzmanna. Przewiduje się nowa definicja kelwina umożliwi pomiary temperatury ze standardową niepewnością względną dochodzącą do 10-6. W pracy przedstawiono dokumenty metrologiczne Międzynarodowego Biura Miar związane z nową definicją kelwina i prace badawcze europejskich instytucji metrologicznych. Podano skutki jakie niesie nowa definicja dla rozwoju metrologii i pomiarów temperatury. Nowa definicja jednostki temperatury termodynamicznej będzie niezależna od właściwości substancji, realizacji technicznej i zakresu temperatury. Ułatwi to rozwój termodynamicznych metod pierwotnego pomiaru temperatury (ang. primary thermometry). Wpłynie to dokładność skali temperaturowej i pomiarów temperatury, w tym bezstykowych pomiarów radiacyjnych. Nowa definicja kelwina nie wymaga zmian w Międzynarodowej Skali Temperatury (ITS-90).

3

New definition of the kelvin in terms of the Boltzmann's constant

Merlone A., Musacchio C., Szmyrka-Grzebyk A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 6

42-44

EN

This paper reports the physic principles and the experiments involved in the determination of the Boltzmann constant, for the new definition of the kelvin. In the current International System of Units (SI), the unit of temperature T, the kelvin is defined as the fraction 1/273,16 of the thermodynamic temperature of the triple point of water having a defined isotopic composition. Thus, the kelvin is linked to an artefact, and a material property which is far from being invariant in space and lime. It would be advantageous to proceed in the same way as with other units: to relate the unit to a fundamental constant and fix its value. For the kelvin, the corresponding constant is the Boltzmann constant k(sub)B, being it the basic constant of statistical mechanics and thermodynamics. A general discussion on the concept of temperature and its link with the kinetic theory under a metrological view is reported. Methods and techniques used in the several experiments aiming at determining the Boltzmann constant with an uncertainty close or even better than 1 ppm are described. The recent achieved results are mentioned and the capabilities of some devices are reported. A short view on the effect of the new definition of the kelvin and its dissemination is included.

PL

W pracy zostały omówione podstawy fizyczne i eksperymenty przeprowadzone w celu wyznaczenia stałej Boltzmanna kB' dla nowej definicji kelwina. W aktualnym Międzynarodowym Systemie Jednostek Miar (Sl), jednostka temperatury T, kelwin, zdefiniowana jest jako 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody o znanym składzie izotopowym. Z tej definicji wynika, że kelwin powiązany jest z własnościami materii, które nie są niezmiennicze w czasie i przestrzeni. Byłoby istotnym postępem wyrażenie Kelwina w ten sam sposób jak definiowane są inne jednostki miar, tzn. powiązanie jednostki ze stałą uniwersalną i podanie jej wartości. W przypadku kelwina odpowiednią stałą jest stała Boltzmanna k(sub)B - podstawowa stała w mechanice statystycznej i termodynamice. W pracy krótko omówiono dyskusje na temat pojęcia temperatura i powiązania jej z teorią kinetyczną z punktu widzenia metrologii. Przedstawione są metody i techniki zastosowane w eksperymentach mających na celu wyznaczenie stałej Boltzmanna z niepewnością bliską lub nawet lepszą niż 1 ppm. Podano ostatnio uzyskane wyniki i omówione możliwości pomiarowe zastosowanych urządzeń. Na zakończenie podano krótkie podsumowanie jakie skutki mogą wynikać z nowej definicji kelwina.