Die Messgröße Temperatur im verbesserten internationalen Einheitensystem

Die Messgröße Temperatur im verbesserten internationalen Einheitensystem

Die Messgröße Temperatur im verbesserten internationalen Einheitensystem.

Author(s): Christof Gaiser, Bernd Fellmuth

Publication: Bunsenmagazin, Issue 4 2019, Aspekte, Seiten: 153 - 162

Publisher: Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie e.V., Frankfurt

Language: Deutsch

DOI: 10.26125/bm4-cgbf

 

Einleitung

Am 20. Mai 2019, dem Welt-Metrologie-Tag, ist eine grundlegende Revision des Internationalen Systems (SI) der Maßeinheiten in Kraft getreten. Dieser Bezugsrahmen für alle Messungen basiert jetzt auf der Festlegung der numerischen Werte von sieben Naturkonstanten. Die Definition aller Einheiten ist damit unabhängig von speziellen Körpern oder Substanzen und lässt für alle Zeiten eine Verringerung ihrer Darstellung entsprechend dem Stand von Wissenschaft und Technik bei Gewährleistung der Langzeitstabilität zu. Die Unterscheidung zwischen Basiseinheiten und abgeleiteten Einheiten ist im revidierten SI im Prinzip nicht mehr notwendig. Das Konzept wird aber aufrechterhalten, nicht nur weil es nützlich und historisch gut etabliert ist, sondern auch weil Konsistenz mit dem Internationalen System der Größen (ISQ) bestehen bleiben muss, das durch die Reihe ISO/IEC 80000 von Standards definiert ist. Diese Reihe spezifiziert Basis- und abgeleitete Größen, denen zwingend SI Basis- und abgeleitete Einheiten entsprechen müssen.

Die Definition der Einheiten im revidierten SI ist sehr abstrakt, denn es gibt keinen Bezug zu Vorschriften für ihre Darstellung. Praktische Anleitungen („Mise en Pratique“) zur Darstellung der Basiseinheiten sind daher im Anhang 2 der SI-Broschüre, die das SI definiert und beschreibt, zu finden. Die SI-Broschüre ist auf der Internetseite des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (WWW.BIPM.org) zugänglich.

Voraussetzung für die Revision des SI war natürlich, dass die Werte der Naturkonstanten im bestehenden SI mit hinreichend geringer Unsicherheit bekannt sind, d.h. mit eben dieser Unsicherheit gemessen werden können. Nur so können signifikante Sprünge der Einheiten beim Übergang zum neuen SI vermieden werden. Für die aktuelle Revision wurden daher umfangreiche internationale Anstrengungen zur Messung der Naturkonstanten unternommen, die sich viele Jahre hinzogen und zu einer enormen Verbesserung der Messmethoden führten. Für die Basiseinheit Kelvin, Symbol K, der Temperatur betraf das die Boltzmann-Konstante [1], siehe den zweiten Abschnitt dieses Artikels. Die Methoden zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante, die zukünftig für die Messung thermodynamischer Temperaturwerte (Primärthermometrie) auf höchstem Niveau eingesetzt werden können, werden deshalb im dritten Abschnitt ausführlich vorgestellt. Darauf folgt im vierten Abschnitt die Beschreibung der Empfehlungen des Konsultativkomitees für Thermometrie des Internationalen Komitees für Maß und Gewicht zur Darstellung der Basiseinheit Kelvin, d.h. der Mise en Pratique für das Kelvin (MeP-K).

 

Cite this: Christof Gaiser, Bernd Fellmuth (2019): Die Messgröße Temperatur im verbesserten internationalen Einheitensystem. Bunsenmagazin 2019, 4: 153-162. Frankfurt am Main: Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie e.V. DOI:10.26125/bm4-cgbf

References:

[1] J. Fischer, B. Fellmuth, C. Gaiser, T. Zandt, L. Pitre, F. Sparasci, M. D. Plimmer, M. de Podesta, R. Underwood, G. Sutton, G. Machin, R. M. Gavioso, D. Madonna Ripa, P. P. M. Steur, J. Qu, X. J. Feng, J. Zhang, M. R Moldover, S. P. Benz, D. R. White, L. Gianfrani, A. Castrillo, L. Moretti, B. Darquié, E. Moufarej, C. Daussy, S. Briaudeau, O. Kozlova, L. Risegari, J. J. Segovia, M. C. Martín and D. del Campo, Metrologia 55 (2018) R1

[2] B. Fellmuth, C. Gaiser and J. Fischer, Meas. Sci. Technol. 17 (2006) R145

[3] P. J. Mohr, D. B. Newell, B. N. Taylor and E. Tiesinga, Metrologia 55 (2018) 125

[4] M. R. Moldover, R. M. Gavioso, J. B. Mehl, L. Pitre, M. de Podesta and J. T. Zhang, Metrologia 51(2014) R1

[5] C. Gaiser, T. Zandt and B. Fellmuth, Metrologia 52 (2015) S217

[6] C. Gaiser, B. Fellmuth, N. Haft, A. Kuhn, B. Thiele-Krivoi, T. Zandt, J. Fischer, O. Jusko and W. Sabuga, Metrologia 54 (2017) 280

[7] J. Qu, S. P. Benz, K. Coakley, H. Rogalla, W. L. Tew, R. White, K. Zhou and Z. Zhou, Metrologia 54 (2017) 549

[8] P. M. C. Rourke, C. Gaiser, B. Gao, M. R. Moldover, L. Pitre, D. Madonna Ripa and R. J. Underwood, Metrologia (2019) akzeptiert

[9] J. Fischer, M. de Podesta, K. D. Hill, M. R. Moldover, L. Pitre, R. Rusby, P.P.M. Steur, O. Tamura, R. White and L. Wolber, Int. J. Thermophys. 32 (2011) 12

[10] R.L. Rusby, B. Fellmuth, J. Engert, W.E. Fogle, E.D. Adams, L. Pitre, M. Durieux, J. Low Temp. Phys. 149 (2007) 156

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