Termómetros de resistencia de platino y la escala internacional de temperatura EIT-90

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María Victoria Montero Rivero
hace 5 años
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1 Termómetros de resstenca de platno y la escala nternaconal de temperatura EIT- Víctor Martínez Fuentes La EIT- La Escala Internaconal de Temperatura de 19 (EIT- ) se adoptó por el CIPM en 1989 para reemplazar a partr de 19 a la escala IPTS-68 y a la escala provsonal de,5k a 3 K de1976 [ 1 ]. La EIT- (ó ITS- por sus sglas en nglés) se extende desde,65 K hasta la más alta temperatura que se puede medr por medo de la Ley de Radacón de Planck usando radacón monocromátca. La EIT- está defnda en varos ntervalos y subntervalos en la cual se defne la temperatura T. Defncón de la EIT- Entre,65 K y 5 K, T se defne en térmnos de las relacones de temperaturapresón de vapor del 3 He y 4 He. Entre 3, y el punto trple del neón (24,5561) T se defne por medo del termómetro de gas de helo. Entre el punto trple del hdrógeno (13,833 K ) y el punto de soldfcacón de la plata (961,78 C) T se defne por medo de los termómetros de resstenca de platno calbrados en un conjunto de puntos fjos y por medo de procedmentos de nterpolacón. Arrba del punto de soldfcacón de la plata (961,78 C) T se defne en térmnos de un punto de defncón y la ley de radacón de Planck. La EIT- defnda por el TRP Como se observa, el termómetro de resstenca de platno defne la escala en el ntervalo que va de 13,833 K hasta 961,78 C por medo de calbracones en puntos fjos. Adconalmente, el termómetro debe cumplr con certos requstos que se descrben más adelante. Los puntos fjos defntoros de la EIT- se lstan en la tabla 1. Para efectos de presón en la temperatura de los puntos fjos se debe consultar drectamente la referenca [1].

2 Tabla 1. Puntos defntoros de la EIT- para calbracón de termómetros de resstenca de platno T / K t / C Substanca Estado W r (T ) 13, ,3467 e-h 2 T, , ,5939 Ne T, , ,7916 O 2 T, , ,3442 Ar T, , ,8344 Hg T, ,16,1 H 2 O T 1, 32, ,7646 Ga F 1, , ,5985 In S 1, ,78 231,928 Sn S 1, , ,527 Zn S 2, ,473 66,323 Al S 3, Donde el estado T en la tabla corresponde a punto trple; F a punto de fusón y S a punto de soldfcacón donde la temperatura de estos dos últmos corresponde a una presón de Pa. Obsérvese que W r vale 1 en el punto trple del agua (PTA). El termómetro de resstenca de platno. Un solo termómetro no se puede usar para defnr toda la escala y se requere de certas buenas práctcas que se detallan en la referenca [ 2 ]. Las temperaturas se determnan en térmnos de la relacón de resstenca R(T ) a la temperatura T y la resstenca R (273,16) en el punto trple del agua (PTA). Esta relacón está dada como: W T ) = R( T ) / R(273,16 ) (1) ( K Pero para que un termómetro de resstenca de platno sea aceptable debe estar hecho de platno puro y lbre de esfuerzos y satsfacer una de las dos relacones sguentes: W (29,7646 C) 1,1187 W ( 38,8344 C), y s se usa hasta el punto de soldfcacón de la plata: W ( 961,78 C ) 4,2844 y como se observa en la tabla 1 y de acuerdo a la defncón de W, la W de referenca (W r ) vale 1 en el punto trple del agua (PTA).

3 Funcones de Referenca Las funcones de referenca que relaconan la W con la temperatura están dadas en dos ntervalos: ) de 13,833 K hasta 273,16 K ln 12 ln( T + [ ] = + / 273,16K ) 1,5 ( T ) A A = Wr (2) 1 1, 5 y la funcón nversa (dentro de,1 mk) 1 / 6 W T 15 ( T K = B + B r ),65 / 273,16 = 1 (3), 35 ) De C a 961,78 C 9 T = + / K 754,15 ( T ) C C = Wr (4) y la funcón nversa (dentro de,13 mk) 9 W ( T r T K = D + D = ) 2.64 / (5) Donde los coefcentes están dados en la tabla 2:

4 Tabla 2. Coefcentes A, B, C, y D de las funcones de referenca (tomados de [1]) Funcones de desvacón Las funcones de referenca corresponden al caso de un termómetro que se comporta déntcamente a los valores de esas referencas. Pero esto nunca sucede así, los termómetros reales se desvían un poco de estas funcones de referenca y entonces, la forma de caracterzar tal desvacón se realza construyendo funcones de desvacón a partr de las desvacones de las W expermentales (meddas) con respecto a las W r de la funcón de referenca en las temperaturas de los puntos fjos durante la calbracón del termómetro. Se obtene una desvacón W = W Wr para cada punto fjo que se utlce en la calbracón. Los puntos fjos de calbracón y las constantes que se obtenen de las desvacones en esos puntos fjos se muestran en la tabla 3. Tabla 3. Puntos fjos y funcones de referenca para calbrar termómetros de resstenca de platno en cada subntervalo. Subntervalos Puntos fjos de calbracón -38,8344 a 29,7646 Hg, PTA y Ga ( ) ( ) 2 = a W a 29,7646 PTA y Ga = a( W 1) a 156,5985 PTA y In = a( W 1) 1 + b w 1 a 231,928 PTA, In y Sn ( ) ( ) 2 = a W 1 + b W 1 a 419,527 PTA, Sn y Zn ( ) ( ) 2 = a W 1 + b W 1 Funcón de desvacón 2 a 66,323 PTA, Sn, Zn, y Al ( ) ( ) ( ) 3 = a W 1 + b W 1 + c W a 961,78 PTA, Sn, Zn, Al y Ag ( ) ( ) ( ) ( ) 2 W = a W 1 + b W 1 + c W 1 + d W W66,323

5 Cómo usar esta nformacón cuando se tene un nforme de calbracón usando la EIT- para la calbracón de un termómetro. En la calbracón de un termómetro de resstenca de platno calbrado en puntos fjos según la EIT- se tene un nforme en donde se da el valor de R,1 que es la resstenca del termómetro en el PTA. Esta R,1 se debe medr de nuevo con los nstrumentos lectores del usuaro cuando estos son dferentes a los usados en la calbracón o cuando esta resstenca pueda ser dferente a la del nforme de calbracón. Tambén en el nforme se encuentran los valores de las constantes a, b, c y d de las funcones de desvacón correspondente al subntervalo de calbracón. Con la nueva R,1 medda se pueden calcular los W en cualquer otra temperatura usando la ecuacón (1). Para calcular la temperatura correspondente a una W se encuentra W r a partr de la funcón de desvacón y de W: W r = W (6) este valor W r se susttuye en la funcón nversa de la funcón de referenca, ecuacón (3) o (5) según sea el ntervalo, y se obtene T en kelvns. 1 Preston-Thomas, H. The Internatonal Temperature Scale of 19 (ITS-). Metrologa 27, 3-1 (19). BIPM. Franca. 2 "Supplementary Informaton for the ITS-" Publcacón del BIPM. 19. Franca

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