Тройная точка диоксида углерода: применение в качестве новой градуировочной точки Международной температурной шкалы МТШ-90

Рассмотрена одна из важных задач совершенствования Международной температурной шкалы МТШ-90 – замена реперной точки ртути в связи с ратификацией Минаматской конвенции и ограничениями на добычу, применение и транспортировку ртути. Приведены результаты экспериментальной градуировки эталонных термометров сопротивления с применением новой градуировочной точки из списка вторичных реперных точек Международной температурной шкалы МТШ-90. Разработан метод реализации тройной точки диоксида углерода CO2 с использованием жидкого азота. Предложенный метод позволяет уменьшить время подготовки ампулы тройной точки CO2 с 60 до 30 мин при увеличении протяжённости плато плавления CO 2 с 10 до 40 ч. Представлены результаты градуировок термометров с применением тройных точек Hg и CO2. Описаны методы оценки градуировочных характеристик термометров на основе рассчитанных коэффициентов влияния. Проанализированы коэффициенты влияния для двух поддиапазонов градуировки термометров и показано, что неопределённость градуировки с использованием тройной точки CO2 уменьшается в два раза в диапазоне –189,3442…+0,0100 °С и в 1,5 раза в диапазоне –60…+60 °С. Результаты подтверждают возможность и перспективность применения тройной точки CO2 в качестве новой градуировочной точки взамен реперной точки Hg. Полученные данные актуальны для производителей эталонных платиновых термометров сопротивления и организаций, занимающихся поверками и калибровками таких термометров.

1. The International System of Units (SI). 9th edition. BIPМ, р. 133 (2019), available at: https://www.bipm.org/documents/20126/41483022/SI-Brochure-9-EN.pdf/2d2b50bf-f2b4-9661-f402-5f9d66e4b507 (accessed: 14.03.2024).

2. Duan Yuning. Report by the President of the CCT. Proceedings of the 25th meeting of the General Conference on Weights and Measures, р. 353 (November 2014), available at: https://www.bipm.org/documents/20126/17314988/CGPM25.pdf/64861bb0-b7ea-531d-3f24-b108002471c4 (accessed: 14.03.2024).

3. White D. R., Rourke P. M. C. Standard platinum resistance thermometer interpolations in a revised temperature scale. Metrologia, 57, 035003 (2020). https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab6b3c

4. Бандман А. Л., Гудзовский Г. А. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I–IV групп. Химия, Ленинградское отделение, Ленинград (1988).

5. Bedford R. E., Bonnier G., Maas H., Pavese F. Recommended values of temperature on the International Temperature Scale of 1990 for a selected set of secondary reference points. Metrologia, 33, 133 (1996). http://doi.org/10.1088/0026-1394/33/2/3

6. Michels A., Blaisse B., Koens G. The melting point of mercury and the triple point of carbon dioxide as auxiliary fixed points for the temperature scale. Physica, 9(3), 356–362 (1942).

7. Hiza M. J. Solid-vapour equilibria research on systems of interest in cryogenics. Cryogenics, (10), 106–115 (1970).

8. Ancsin J. Development of cryogenic sealed cells as temperature standards: their filling system and the purification of CO 2. Metrologia. 29, 71–78 (1992). https://doi.org/10.1088/0026-1394/29/1/009

9. Ahmed M. G., Ali K., Hermier Y. Realisation and study of a CO2 triple point thermometric cell. Revue Française De Métrologie, 2(10), 31–35 (2007).

10. Yasuki Kawamura, Nobuhiro Matsumoto, Tohru Nakan. Realization of the triple point of carbon dioxide evaluated by the ITS-90. Metrologia, 57(1), 015004 (2020). https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab451e

11. Окладников В. М., Полунин С. П., Бекетов Н. А., Походун А. И. Модернизация Международной температурной шкалы МТШ-90: тройная точка диоксида углерода вместо тройной точки ртути. Измерительная техника, (7), 54–57 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-7-54-57

12. Yu Liang, J. T. Zhang, X. J. Feng, P. Qiu. Realization of the triple point of carbon dioxide in a transportable cell using longstem SPRTs. Metrologia, 60, 015006 (2023). https://doi.org/10.1088/1681-7575/aca417

13. Polhodun A. I., Fellmuth B., Pearceet J. V. al. Guide to the Realization of the ITS-90. Platinum Resistance Thermometry. BIPМ, р. 133 (2021), available at: https://www.bipm.org/documents/20126/41773843/Guide_ITS-90_5_SPRT_2021.pdf (accessed: 14.03.2024).

14. White D. R., Strouse G. F. Observations on sub-range inconsistency in the SPRT interpolations of ITS-90. Metrologia, 46, 101–108 (2009). http://doi.org/10.1088/0026-1394/46/1/013

15. White D. R., Saunders P. The propagation of uncertainty with calibration equations. Measurement Science and Technology, 18(7), 2157–2169 (2007). http://doi.org/10.1088/0957-0233/18/7/047

16. Алтунин В. В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. Издательство стандартов, Москва, с. 93 (1975).