l’Unité – kelvin, K (kelvin)

l’Unité de température si, le kelvin (K), est nommé d’après L’ingénieur et physicien né à Belfast William Thomson, qui est devenu Lord Kelvin en 1892 en reconnaissance de ses réalisations en thermodynamique.

pendant plus de 60 ans, le kelvin a été défini comme la fraction 1/273.,16 de la température thermodynamique (TTPW) du point triple de l’eau – une température unique à laquelle les trois phases de l’eau (solide, liquide et vapeur) coexistent en équilibre. Dans le cadre d’une redéfinition plus large du SI entrée en vigueur en mai 2019, la définition du kelvin a été modifiée et s’exprime désormais en termes de valeur fixe de la constante de Boltzmann, K. La définition officielle est la suivante:

« le kelvin, symbole K, est l’unité SI de la température thermodynamique. Il est défini en prenant la valeur numérique fixe de la constante de Boltzmann k pour 1.,380 649 × 10-23 lorsqu’il est exprimé dans l’unité J K–1, qui est égale à kg m2 s–2 K–1, où le kilogramme, le mètre et la seconde sont définis en termes de H, c et ΔνCs. »

la constante de Boltzmann apparaît dans toutes les formules physiques qui décrivent les effets physiques causés par la température. Cela résulte de la façon dont la température est décrite – comme un concept thermodynamique qui caractérise l’énergie cinétique moyenne des petites particules en équilibre thermique., Une telle relation est la loi de Boyle:

PV = nRT,

qui relie la pression et le volume de n atomes d’un gaz idéal à sa température. Malheureusement, ni les thermomètres à gaz, qui exploitent la Loi de Boyle, ni la plupart des autres thermomètres thermodynamiques, ne sont suffisamment petits ou pratiques pour être d’une utilisation pratique, et ces thermomètres ne sont devenus assez précis que récemment pour satisfaire les besoins de la science et de l’industrie. Les meilleures expériences de thermomètre à gaz nécessitent plusieurs mois de travail et un million de dollars d’équipement pour mesurer une seule température.,

pour surmonter cette limitation, la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a défini une échelle plus pratique basée sur des températures définies pour les points de fusion, de congélation et de triple des substances pures. En outre, ils ont approuvé des thermomètres interpolants pour définir les températures qui tombent entre ces points. Cette échelle, qui est reproductible à environ 1 mK pour des températures inférieures à quelques centaines de degrés Celsius, est mise à jour environ tous les 20 ans. La version actuelle s’appelle L’échelle de température internationale de 1990, ou ITS-90(lien externe)., Les températures sur ITS – 90 peuvent être exprimées en kelvin ou en degrés Celsius; elles sont parfois distinguées à l’aide d’un T majuscule et d’un t minuscule, respectivement. Les deux unités ont la même taille(de sorte que les différences de température ou les intervalles sont égaux dans les deux unités), mais les valeurs sont décalées l’une de l’autre:

T / K = T/°C +273.15

Les différences entre L’échelle de température ITS-90 et la température thermodynamique peuvent,

La définition du kelvin qui a vu le jour lors de la Journée mondiale de la métrologie 2019 permettra le développement futur de technologies susceptibles d’améliorer la précision de la mesure de la température, exemptes de toute limitation découlant de l’utilisation de cellules à triple point d’eau. Ceci est particulièrement important pour les mesures bien loin de TTPW – c’est – à-dire à des températures très basses (inférieures à ~20 K) et très élevées (supérieures à ~1300 K) – car les incertitudes augmentent avec l’extrapolation loin du point triple de l’eau., À ces températures extrêmes, la praticité de la mesure thermodynamique a déjà été démontrée et ces méthodes peuvent maintenant tirer parti de la nouvelle définition pour obtenir des incertitudes compétitives avec ITS-90. Cependant, pour la majeure partie de la plage de température, le point triple de l’eau restera probablement la référence pratique fondamentale dans un avenir prévisible, et ITS-90 devrait rester en vigueur pendant de nombreuses décennies à venir.,

échelle de température ITS-90 indiquant les points fixes, les types de thermomètre d’interpolation et les plages sur lesquelles différentes équations d’interpolation sont utilisées. Les couvertures MSL vont du point argon au point cuivre.

capacités techniques

Nous sommes des experts de premier plan dans la thermométrie de contact, la thermométrie de rayonnement et l’humidité, et fournissons une large gamme de services de mesure et de conseil liés à la température., Nous pouvons vous aider à comprendre les limites de la précision des thermomètres industriels, à identifier les erreurs dans les applications de la thermométrie de rayonnement ou à améliorer la précision des mesures d’humidité.,

Nous fournissons un service d’étalonnage couvrant les plages de température -190 °C à 550 °C pour la thermométrie de contact et -25 °C à 1100 °C pour la thermométrie de rayonnement, et la plage d’humidité relative 10% hr à 95% HR de -60 °C à 70 °C (voir ici pour nos services D’étalonnage de température et D’humidité)

notre recherche

nos recherches couvrent un large éventail de sujets, des mesures industrielles difficiles, caractérisation des capteurs, nouvel étalonnage techniques et instruments, modélisation physique et analyse de L’incertitude, aux définitions fondamentales des normes., Les sujets de recherche incluent:

• erreurs de réflexion dans la thermométrie de rayonnement, pour des applications dans les industries pétrochimiques, de traitement des métaux et alimentaires. Cela inclut les effets de l’émissivité et de la fonction de distribution de réflectance bidirectionnelle (BRDF) des matériaux industriels.
• limites de la précision des thermomètres industriels – effets d’immersion, hystérésis et effets de vieillissement dans les thermocouples.,
• utilisation du balayage d’homogénéité de thermocouple pour développer une compréhension des mécanismes d’endommagement dans les thermocouples et pour développer de nouveaux thermocouples de référence en métaux rares stables.
• équations d’étalonnage et propagation de l’incertitude pour les thermomètres à résistance standard au platine (SPRT), les thermomètres à rayonnement et les capteurs d’humidité.
• Propagation de l’incertitude et de la covariance, à l’aide des moindres carrés généralisés, dans les équations d’état thermodynamiques IAPWS-95 pour l’eau pure et les propriétés associées.,
• développement d’un calibrateur de Pont de résistance (RBC) basé sur une technique combinatoire utilisant quatre résistances de base stables.
• Taille de la source de l’effet (ESS) et de la non-linéarité dans le rayonnement des thermomètres.
• effets de la composition isotopique et de la dissolution du verre sur le point triple de l’eau.
• Nouvelle définition de l’humidité relative basée sur la fugacité.
• utilisation de la thermométrie de rayonnement à double longueur d’onde pour mesurer la température thermodynamique.
• mesure de la constante de Boltzmann à L’aide de la thermométrie de bruit de Johnson.,

Publications pertinentes

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r Feistel, R Wielgosz, S A Bell, M F Camões, J R Cooper, P Dexter, A G Dickson, P Fisicaro, A H Harvey, m Heinonen, O Hellmuth, H-J Kretzschmar, J W Lovell-Smith, T J McDougall, R Pawlowicz, P Ridout, s Seitz, P Spitzer, d Stoica, H Wolf, « Metrological challenges for measurements of key climatological observables: oceanic salinity and pH, et l’humidité atmosphérique. Partie 1: aperçu », Metrologia, 53, R1-R11, 2016.

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regardez une courte vidéo sur le Kelvin ici(Lien externe).