Campioni primari e secondari di temperatura Scala ITS-90
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- Florindo Cirillo
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1 Campioni primari e secondari di temperatura Scala ITS-90
2 Unità di misura della temperatura Definizione del kelvin ( K ): Il kelvin è definito come 1/273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua. Definizione di grado Celsius ( C): t / C = T / K 273,15 I gradi Celsius hanno uguale ampiezza del kelvin.
3 Cella Punto Triplo dell acqua Pozzetto termometrico T = 273,16 K t = 0,01 C Vapor d acqua Acqua liquida Mantello di ghiaccio
4 Incapacità di realizzare l intervallo unitario Scala ITS-90 Punti fissi, strumenti ed equazioni interpolatori
5 Scala ITS-90 Quattro intervalli di temperatura parzialmente sovrapposti: da 0,65 K a 5 K mediante misure di pressione di vapore (relazione tra pressione di vapore e temperatura) da 3 K a 24,6 K interpolato tramite termometro a gas tarato nell intervallo precedente e ai punti tripli di idrogeno (13,8033 K ) e neon (24,5561 K) da 13,8 K ( -259,35 C ) a 1234,93 K ( 961,78 C ) si usa un termometro a resistenza di platino (SPRT) e vengono utilizzati 12 punti fissi sopra i 1234,93 K, l ITS-90 è definita per mezzo della legge dell irraggiamento di Planck, assumendo come riferimento una cavità di corpo nero posta a scelta in uno degli ultimi punti fissi della scala (solidificazione dell oro o del rame)
6 Punti fissi Cosa sono e cosa servono i punti fissi? Richiesta: Temperatura definita e stabile Punto triplo Transizione di fase: punto di fusione punto di solidificazione
7 Punto triplo Transizione di fase (J)
8 Punto fisso Temperatura / K Temperatura / C Punto triplo dell idrogeno 13, ,3467 Punto triplo del neon 24, ,5939 Punto triplo dell ossigeno 54, ,7916 Punto triplo dell argon 83, ,3442 Punto triplo del mercurio 234, ,8344 Punto triplo dell acqua 273,16 0,01 Punto di fusione del gallio 302, ,7646 Punto di solidificazione dell indio 429, ,5985 Punto di solidificazione dello stagno 505, ,928 Punto di solidificazione dello zinco 692, ,527 Punto di solidificazione dell alluminio 933, ,323 Punto di solidificazione dell argento 1234,93 961,78 Punto di solidificazione dell oro 1337, ,18 Punto di solidificazione del rame 1357, ,62
9 Termometri Non si può effettuare una misura diretta di temperatura. E necessario misurare una grandezza direttamente legata alla temperatura (es. vecchi termometri a dilatazione termica). Terza legge di Ohm R(T) = R 0 (1 + α ( T -T 0 ) ) Le misure elettriche permettono: elevata accuratezza migliore risoluzione migliore sensibilità facilità di archiviazione / digitalizzazione
10 Esempio Termometro a resistenza Pt25 A 0 C la sua resistenza nominale è 25 Ω. In realtà: s/n ,36659 Ω s/n ,99865 Ω
11 Termometri SPRT Per l ITS-90 (nel campo da 13,8 K a 1234,9 K) vengono utilizzati dei termometri SPRT (termometri a resistenza di platino standard) i quali devono essere privi di tensioni meccaniche e realizzati di platino purissimo. La qualità delle SPRT viene stabilita alla temperatura del punto di fusione del gallio oppure del punto triplo del mercurio. Deve essere soddisfatta almeno una delle due condizioni: W (29,7646 C) Ga 1,11807 W (-38,8344 C) Hg 0, W è il rapporto tra la resistenza R(T 90 ) e la resistenza R PT che il termometro assume al punto triplo dell acqua.
12 La caratteristica del SPRT è definita come relazione tra la temperatura e il rapporto W. Per tutto l intervallo predetto è definito sia una funzione W r (T 90 ) sia la sua funzione inversa T 90 (W r ), rappresentanti il comportamento di una SPRT ideale. La taratura ai punti fissi consente di determinare le differenze W(T 90 ) - W r (T 90 ). W W r T 90
13 Nell intervallo di temperatura intermedia la scala ITS-90 è definita attraverso dei SPRT tarati ai punti fissi e utilizzando una specifica procedura di interpolazione.
14 Taratura termometri industriali Taratura per confronto in bagni termostatici: Immersione del termometro in taratura nel ghiaccio fondente per misurare il valore della resistenza R 0 Immersione in bagno termostatico del termometro in taratura assieme al termometro di riferimento tarato ai punti fissi Valutazione della differenza di misura tra i due termometri Calcolo dei restanti coefficienti per l equazione di Callendar - Van Dusen
15 Equazione Callendar-Van Dusen Descrive la relazione tra resistenza e temperatura di un termometro a resistenza RDT o Pt100. Da -200 C a 0 C R(t) = R 0 [ 1+ A t + B t 2 + (t - 100) C t 3 ] Da 0 C a 660 C R(t) = R 0 ( 1+ A t + B t 2 )
16 Bagni termostatici utilizzati Campo di misura ( C ) Fluido di lavoro Uniformità ( C) C Etanolo 99,9% 0, C Acqua deionizzata 0, C Fluido siliconico 0, C Sali fusi 0,05
17 ITS-90 INRiM Campione di riferimento Termometro in taratura Campione di riferimento Campione di lavoro Laboratorio di taratura esterno Tarature
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19 Grazie!
20 Punti fissi Punti fissi
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