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.<ref name="CIPM1989-Rec5" /> 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 zeitaufwändig ist. Im Gegensatz dazu ist die Temperaturbestimmung mit Sekundärthermometern einfacher. Allerdings müssen diese kalibriert werden, was durch die ITS-90 ermöglicht wird.<ref name="Seidel">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Aufbau

Die ITS-90 definiert von 0,65 K bis zu den höchsten messbaren Temperaturen, die Temperaturen <math display="inline">T_{90}</math> in Kelvin und <math display="inline">t_{90}</math> 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.<ref name="Seidel" />

Um die ganze Skala abzudecken, benötigt man:

Helium-Dampfdruckthermometer von 0,65 bis 5 K,<ref name="Blanke_PhysZeit">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>
Helium-Gasthermometer von 3,0 bis 24,5561 K,<ref name="Blanke_PhysZeit" />
Platin-Widerstandsthermometer von 13,8033 bis 1234,93 K,<ref name="Blanke_PhysZeit" />
Spektralpyrometer oberhalb von 1234,93 K.<ref name="Blanke_PhysZeit" />

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.<ref name="Seidel" /> Diese beruht auf der druckabhängigen Schmelztemperatur von Helium-3.<ref name="CIPM2000-Rec1" />

Fixpunkte

Die folgende Tabelle zeigt die Fixpunkte der Skala.<ref name="Seidel" /><ref name="Blanke_PhysZeit" />

Fixpunkt	Temperatur (K)	Temperatur (°C)
Tripelpunkt von Wasserstoff	0013,8033	−259,3467
Tripelpunkt von Neon	0024,5561	−248,5939
Tripelpunkt von Sauerstoff	0054,3584	−218,7916
Tripelpunkt von Argon	0083,8058	−189,3442
Tripelpunkt von Quecksilber	0234,3156	0−38,8344
Tripelpunkt von Wasser	0273,16	0000,01
Schmelzpunkt von Gallium	0302,9146	0029,7646
Erstarrungspunkt von Indium	0429,7485	0156,5985
Erstarrungspunkt von Zinn	0505,078	0231,928
Erstarrungspunkt von Zink	0692,677	0419,527
Erstarrungspunkt von Aluminium	0933,473	0660,323
Erstarrungspunkt von Silber	1234,93	0961,78
Erstarrungspunkt von Gold	1337,33	1064,18
Erstarrungspunkt von Kupfer	1357,77	1084,62

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

Weblinks

Internationales Büro für Maß und Gewicht: Guide to the Realization of the ITS-90 (2018) englisch
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       }}
  }} (englisch)

Unterschiede zwischen ITS-90, EPT-76 und IPTS-68 (englisch) (PDF; 139 kB) (dieses und weitere Dokumente hier) (PDF-Datei; 136 kB)
Konvertierung von Temperaturwerten auf unterschiedlichen internationalen Skalen; Gleichungen und Algorithmen.

Literatur

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Einzelnachweise

<references> <ref name="CIPM1989-Rec5"> {{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Recommendation 5 of the 78th CIPM. The International Temperature Scale of 1990|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Recommendation 5 of the 78th CIPM. The International Temperature Scale of 1990}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel=}}}}}}|{{#if:https://www.bipm.org/en/-/committees/ci/cipm/78-1989/resolution-5%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Recommendation 5 of the 78th CIPM. The International Temperature Scale of 1990}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.bipm.org/en/-/committees/ci/cipm/78-1989/resolution-5}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Recommendation 5 of the 78th CIPM. The International Temperature Scale of 1990}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:bipm.orgBureau International des Poids et Mesures1989{{#if: 2026-02-17 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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doi:10.59161/CIPM1989REC5E (engl.), doi:10.59161/CIPM1989REC5F (frz.)

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doi:10.59161/CIPM2000REC1E (engl.), doi:10.59161/CIPM2000REC1F (frz.)

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