Die Messgröße Temperatur im verbesserten Internationalen Einheitensystem

Bernd Fellmuth; Christof Gaiser

doi:10.1515/teme-2019-0147

Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag January 10, 2020

Die Messgröße Temperatur im verbesserten Internationalen Einheitensystem

The measuring quantity temperature in the revised International System of Units

Bernd Fellmuth
Dr. sc. nat. Bernd Fellmuth leitete von 1994 bis 2019 die Arbeitsgruppe „Grundlagen der Thermometrie“ der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Er war verantwortlich für die Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskala ITS-90 im Tieftemperaturbereich. Darüber hinaus leitete er das Projekt zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante als Grundlage für die Neudefinition der Temperatureinheit. Dr. Fellmuth vertritt die PTB seit 1996 im internationalen Gremium „Konsultativkomitee für Thermometrie“ der Meterkonvention.
and Christof Gaiser
Dr. rer. nat. Christof Gaiser leitet die Arbeitsgruppe „Kryo- und Primärthermometrie“ der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Er ist verantwortlich für die Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskala ITS-90 im Tieftemperaturbereich und der Anwendung primärthermometrischer Methoden. Darüber hinaus führte er die Messungen der Boltzmann Konstante mittels Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometrie durch. Seit 2017 vertritt Dr. Gaiser die PTB im internationalen Gremium „Konsultativkomitee für Thermometrie“ der Meterkonvention als Leiter der Arbeitsgruppe „Kontaktthermometrie“.

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https://doi.org/10.1515/teme-2019-0147

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Zusammenfassung

Seit dem 20. Mai 2019 ist die Temperatureinheit Kelvin nicht mehr über den Wert der Temperatur des Wassertripelpunkts definiert, sondern durch Festlegung des Wertes der Boltzmann-Konstante (k=1,380649×10−23J/K). Hierdurch sind mechanische und thermische Energie direkt miteinander verknüpft, was physikalisch einen prinzipiellen Fortschritt darstellt. Die neue Definition ist allerdings sehr abstrakt, denn es gibt keinen Bezug zu Vorschriften für die Darstellung der Einheit. Praktische Anleitungen („Mise en Pratique“) wurden deshalb von internationalen Gremien ausgearbeitet. Eine zentrale Rolle spielt hierbei die Primärthermometrie, die direkt auf den Gesetzen der Thermodynamik basiert. Die Neudefinition tangiert aber nicht die Rolle der Internationalen Temperaturskalen, so dass sich am bewährten gestaffelten System rückgeführter Temperaturmessungen nichts ändert.

Abstract

Since 20 May 2019, the temperature unit kelvin is no longer defined by fixing the value of the temperature of the triple point of water, but by a fixed value of the Boltzmann constant (k=1.380649×10−23J/K). Through this, mechanical and thermal energy are directly connected, which is physically a principal progress. However, the new definition is very abstract because there is no reference to rules for the realization of the unit. Practical recommendations („Mise en Pratique“) have been, therefore, prepared by international committees. Primary thermometry, which is directly based on the laws of thermodynamics, is of special importance for this. But the new definition does not change the role of the International Temperature Scales. Thus, the efficient system of traceable temperature measurements is maintained.

Schlagwörter: Basiseinheit Kelvin; Temperaturskalen; Mise en Pratique; Primärthermometrie

Keywords: Base unit kelvin; temperature scales; Mise en Pratique; primary thermometry

Über die Autoren

Dr. sc. nat. Bernd Fellmuth

Dr. sc. nat. Bernd Fellmuth leitete von 1994 bis 2019 die Arbeitsgruppe „Grundlagen der Thermometrie“ der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Er war verantwortlich für die Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskala ITS-90 im Tieftemperaturbereich. Darüber hinaus leitete er das Projekt zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante als Grundlage für die Neudefinition der Temperatureinheit. Dr. Fellmuth vertritt die PTB seit 1996 im internationalen Gremium „Konsultativkomitee für Thermometrie“ der Meterkonvention.

Dr. rer. nat. Christof Gaiser

Dr. rer. nat. Christof Gaiser leitet die Arbeitsgruppe „Kryo- und Primärthermometrie“ der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Er ist verantwortlich für die Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskala ITS-90 im Tieftemperaturbereich und der Anwendung primärthermometrischer Methoden. Darüber hinaus führte er die Messungen der Boltzmann Konstante mittels Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometrie durch. Seit 2017 vertritt Dr. Gaiser die PTB im internationalen Gremium „Konsultativkomitee für Thermometrie“ der Meterkonvention als Leiter der Arbeitsgruppe „Kontaktthermometrie“.

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Erhalten: 2019-09-30

Angenommen: 2019-12-17

Online erschienen: 2020-01-10

Erschienen im Druck: 2020-04-26

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