ром). На погрешность измерений влияют погрешности, возникающие при реализации реперных точек, зависящие от тепловой инерции систем термометра, примесей в термометрическом газе и др.

Погрешность современных измерений термодинамической температуры в диапазоне 4-1400К составляет 10-*-5-10~К.

Первая международная температурная шкала - стоградусная шкала водородного термометра с двумя реперными точками О и 100°С при нормальном атмосферном давлении и начальном давлении газа 1000 мм утверждена в 1887 г. Международным коми-четом мер и весов. Ее принятие было одобрено Первой Генеральной конференцией по мерам и весам в 1889 г. Стоградусная шкала водородного термометра была лучшим в то время приближением к ТТШ.

В Главной палате мер и весов под руководством Д. И. Менделеева был создан газовый водородный термометр, который считался наиболее точным для воспроизведения термодинамических температур (с погрешностью до тысячных долей градуса Цельсия).

В СССР с помощью газовых термометров проводятся исследования по построению ТТШ и измерениям термодинамических температур во Всесоюзном научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) li области ниже 273,15 К и в НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» в области выше 273,15 К.

§ 1.3. Практические температурные шкалы

Область измерений низких и сверхнизких температур находит широкое применение в связи с внедрением криогенной техники в промышленность и научные исследования, в том числе в энерге-•шку, химические офасли народного хозяйства, медицину, в теп-лофизические исследования свойств материалов и процессов теплообмена.

Потребности развития области измерений высоких и сверхвысоких температур обусловлены разработками новых энергетических ycianoBOK, использующих термоядерные реакции, плазменные процессы, лазерное излучение большой мощности. Отсюда возни-кгиот задачи исследований физико-химических свойств веществ и материалов в условиях высоких температур.

Вместе с созданием новых методов и средств измерения низких и высоких температур решаются задачи их метрологического обеспечения.

Кроме МПТШ-68, реализованной в государственном первичном эшлоне единицы температуры, в СССР внедрены в метрологическую практику и другие температурные шкалы. ГОСТ 8.157-75 ус анавливает возможные практические температурные шкалы (ПТШ), предназначенные для обеспечения единства измерений температуры в диапазоне 10"-10 К. ПТШ строятся таким образом, чтобы температуры, измеренные по ним, были бы максимально близки к термодинамическим.

I Д1......lift iPMiiopaiypbi no ПТШ принят кельвин (символ К).

Допусмкчся применение градуса Цельсия (символ °С). Связь между и-миера урами Т, выраженной в кельвинах и выражен-noii и 1радусах Цельсия, представлена соотношением t=T .273,15.

Мсюды воспроизведения ПТШ, установленные в стандарте, определяют требования к средствам измерений, входящим в состав государственных эталонов. Ниже приводятся сведения о ПТШ, упомянутых в ГОСТ 8.157-75.

Диапазон температур 0,01-13,81 К

Практическая температурная шкала термометра магнитной восприимчивости основана на зависимости магнитной восприимчивости термометра из церий-магниевого нитрата от температуры Т. Эта зависимость выражается законом Кюри: %=с/Т, где с - константа, определяемая градуировкой термометра.

Шкала установлена для диапазона температур 0,01-0,8 К, но практически не реализована. В § 1.5 приведено описание Временной температурной шкалы 1976 г. в диапазоне 0,5-30 К, реализация которой может осуществляться с помощью магнитного термометра.

Практическая температурная шкала Не 1962 г. основана на зависимости давления р насыщенных газов изотопа гелия-3 от температуры Т. Эта зависимость представлена аналитически для диапазона температур 0,8-1,5 К. Государственный эталон Кельвина по шкале Ше 1962 г. не создан.

Практическая температурная шкала *Не 1958 г. основана на зависимости давления р насыщенных паров изотопа гелия-4 от температуры Т. Эта зависимость представлена в стандарте в табличной форме для диапазона температур 1,5-4,2 К (см. ГОСТ 8.078-79).

Практическая температурная шкала германиевого термометра электрического сопротивления основана на зависимости сопротивления R германиевого термометра от температуры Т. Эта за-

висимость выражается соотношением: \g R = ll Ai{\gT)\

1 = 0

где Лг - константы, определяемые градуировкой германиевого термометра по газовому термометру.

Шкала установлена для диапазона температур 4,2-13,81 К (см. ГОСТ 8.084-79).

Методы и средства, применяемые при реализации температурных шкал ниже 14 К, весьма разнообразны. Выбор конкретных термометров диктуется диапазоном измеряемых температур, погрешностью измерений и условиями применения.

Термометры с чувствительными элементами из металлов нашли применение в диапазоне 2-14 К. Широко распространены платиновые термометры сопротивления. Платина, легированная небольшими добавками переходных металлов, используется в термометрах для измерений до 1 К- Термометры сопротивления из

бронзы с добавкой свинца служат для измерений в диапазоне 1,8-5,5 К, а латунные - в диапазоне 0,3-0,7 К. Погрешности измерений для термометров сопротивления составляют 0,01-0,05 К. В диапазоне 4,2-14 К могут быть использованы термометры сопротивления с чувствительными элементами из никеля, индия, серебра, золота, палладия, вольфрама и тантала, а также из сплава железа с рением и никеля с марганцем. Погрешности могут достигать значений 0,03-0,1 К.

В диапазоне 0,03-14 К применяют полупроводниковые термометры сопротивления. Кроме того, используют в качестве чувствительного элемента уголь, графит, комбинацию платины и графита. Погрешности измерений составляют 0,01-0,2 К-

Легированные оксидные полупроводники можно использовать в диапазоне 4-14 К для измерений с погрешностью 0,03 К.

Полупроводниковые термометры из германия применяют в диапазоне 1 -14 К. Чувствительный элемент из германия, легированного галлием, позволяет охватить диапазон 1-5 К. Чувствительность термометра составляет 0,001-0,002 К. Германий, легированный мышьяком, используют в диапазоне 1 -14 К. Для измерений очень низких температур используют термоэлектрические термометры. Термометр Аи - (Со -Си) имеет при 5 К чувствительность 5 мкВ/К, а при температуре 20 К его чувствительность в три раза выше, чем у медь-константанового. Чувствительность термометра (Аи - Fe)-хромель при ЗК составляет 4,7 мВ и в диапазоне 3-14 К имеет линейную характеристику.

Для диапазона 2-20 К созданы акустические термометры, имеюшие погрешность до 0,01 К. Эти термометры применяют для градуировки термометров сопротивления.

Среди новых разработок можно отметить термометры ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которые используются в диапазоне 0,001 - 1 К- В качестве термочувствительного преобразователя применяются чистые металлы (платина, медь, алюминий).

В диапазоне 10--10 К применяют шумовые термометры, принцип действия которых состоит в использовании физической взаимосвязи спектральной плотности шумового напряжения,обусловленного тепловыми флуктуациями электронов, с активным сопротивлением, включенным в замкнутую электрическую цепь, и термодинамической температурой.

Квадрупольный ядерный термометр может быть использован в диапазоне 10-14 К, для которого термометрическим свойством является резонансная частота поглошения изотопа хлора-35. Погрешность составляет 0,02 К.

Для диапазона 0,5-14 К применяют магнитный термометр с использованием зависимости магнитной восприимчивости парамагнитных вешеств от температуры. Погрешность находится в пределах 5-10 мК. По магнитной восприимчивости меди можно создать термометр для измерений температуры до 10 мК. Путем адиабатического размагничивания можно достичь температуры около 0,001 К.