國際實用溫標

　　國際間的協定性溫標，是世界上溫度數值的統一標準。一切溫度計的示值和溫度測量的結果（極少數理論研究和熱力學溫度測量除外）都應該表示成國際實用溫標溫度，它的溫度數值可以表示成開爾文溫度或攝氏溫度的數值。

　　為瞭更好地統一國際間的溫度量值，國際計量大會於1927年決定採用國際溫標。從國際溫標的定義方法來看，它仍然是一種經驗溫標。但它是以熱力學溫度為標準而制定的，是熱力學溫度的一種近似，這是它與歷史上各種經驗溫標的根本區別。

　　發展過程　1887年國際計量委員會曾決定采用氫百度溫標作為國際上的標準溫標，它以定容氫氣體溫度計作為基礎，以精密玻璃水銀溫度計作為傳遞氫百度溫標的二級標準。1927年第七屆國際計量大會決定采用1927年國際溫標，規定瞭6個固定點，並以鉑電阻溫度計、鉑銠／鉑熱電偶和光學高溫計(見高溫計)作為溫標的內插儀器(見溫度測量)。1948年對國際溫標作瞭若幹重要的修改，並更名為1948年國際溫標。復現溫標的實驗程序實質上保持不變，但是對銀凝固點的溫度指定值和光學高溫計使用的第二輻射常數с₂的數值作瞭修改，使得高溫部分的溫度數值發生瞭一定的變化。在接近800℃處新舊溫標的數值變化為0.4K。1960年第十一屆國際計量大會采用瞭1948年國際溫標的修訂版，並定新名為“1948年國際實用溫標(1960年修訂版)”，這一次僅在文字上和方法細節上作瞭某些修改，而全部溫度數值保持不變。1969年開始實行的1968年國際實用溫標，對舊溫標作瞭一系列重要的修改:①溫標的下限由氧沸點（約90K）延伸到氫三相點(13.81K)；②修改瞭定義固定點的溫度指定值和內插公式，以使國際實用溫標溫度更接近於相應的熱力學溫度；③采用瞭第二輻射常數c₂的新的更加準確的數值(0.014388m·K)。這些都使溫度數值發生變化。1975年又對溫標的文本作瞭一次修訂，但全部溫度數值保持不變。目前國際計量學界又在醞釀修改國際實用溫標。總之，隨著科學技術的進步，國際實用溫標要不斷修改。但是，作為一種使用很廣泛的國際標準，又應當保持相對的穩定性，修改不宜過於頻繁。

　　定義與內容　國際實用溫標是以一些可復現的平衡態(定義固定點)的溫度指定值，以及在這些固定點上分度的標準內插儀器作為基礎的。固定點之間的溫度，由內插公式確定。定義固定點是一些純物質的相平衡態。1968年國際實用溫標（1975年修訂版）所采用的定義固定點及其溫度指定值列在附表中。除瞭氫的三相點和17.042K平衡氫沸點（壓強E₀＝33360.6Pa）以外，其他定義固定點都是在標準大氣壓（壓強p₀＝101325Pa）下的平衡態。表中氬三相點可以用來代替氧冷凝點，錫凝固點可以用來代替水沸點。

　　1968年國際實用溫標分成三個溫區，分別用標準鉑電阻溫度計、標準鉑銠(10％)／鉑熱電偶和普朗克輻射定律來定義這些溫區內的溫度數值。

　　在－259.34℃(13.81K)～630.74℃溫區內，1968年國際實用溫標是按照標準鉑電阻溫度計的電阻比W(T)定義的。W（T）是溫度計在溫度T時電阻R(T)與它在零攝氏度時電阻R（0℃）之比。這個溫區又分成兩段，在0～630.74℃范圍內，溫度t由下式定義

式中t′由下式決定：

(2)

1968年國際實用溫標定義固定點

式中W(t′)=R(t′)/R(0℃)。常數R(0℃)、α和δ是根據標準鉑電阻溫度計在水三相點、水沸點(或錫凝固點)和鋅凝固點上的分度結果來確定的。

　　在－259.34℃～0℃范圍內，溫度T由下式定義

， (3)

式中

( T)是由式(4)給出的參考函數

。 (4)

　　參考函數

( T)的詳細數值表（內插準確度優於0.1mK）可查閱本條的參考書目。在此范圍內又細分成四個小溫區，其中每一個小溫區中的Δ W _i( T)由一個 T的多項式確定。多項式中的常數，又由固定點上的Δ W _i( T)值和小溫區連接點上dΔ W _i( T)/ d T不應有不連續這一條件確定。各小溫區中Δ W _i( T)的具體函數形式，以及公式(4)中的系數 α _j，也可查閱本條的參考書目。

　　在630.74℃～1064.43℃溫區內，溫度t由下式決定

E(t)＝α+bt+ct²， (5)

式中E(t)是標準鉑銠(10％)／鉑熱電偶在其自由端處於0℃，其工作端處於t℃時的電動勢。常數a、b、с是根據熱電偶在630.74℃±0.2℃（由標準鉑電阻溫度計測定溫度的準確值），銀凝固點和金凝固點測得的電動勢E(t)求出。

　　1064.43℃(1337.58K)以上，溫度t(t=T-273.15K)由下式定義

(6)

式中L(λ，T)和L(λ，T)是在波長為λ（真空中），溫度分別為T和T

（金凝固點， T =1337.58K）的黑體的光譜輻射度（即光譜輻射亮度）。 c ₂為第二輻射常數。

　　溫標的實現與傳遞　為瞭將國際實用溫標從定義變成現實的溫度標準，許多國傢都由本國的國傢計量機構負責實現國際實用溫標，並通過經常的國際對比，以保證國際間溫度量值的統一。中國計量科學研究院用一套實物（包括實現溫標固定點的裝置和基準溫度計組）來復現國際實用溫標，並以此作為中國溫度計量的最高標準（見彩圖）。為瞭統一全國的溫度量值，還建立瞭一套傳遞檢定系統。在基準溫度計下面，設有一等和二等標準溫度計，通過逐級檢定，將中國計量科學研究院所建立和保存的國際實用溫標傳遞到各部門和各地區去。一切新生產和使用中的溫度計（包括測溫儀表），都應進行定期的檢定，以保證其示值符合國際實用溫標。

中國計量科學研究院復現熱力學溫度單位開爾文的實驗裝置

　　

參考書目

　凌善康、趙琪、李訐謨、李湜然編著:《溫度-溫標及其復現方法》，計量出版社，北京，1984。