El artículo de Wikipedia sobre el cambio reciente en la definición de las unidades básicas del SI establece, como razón para cambiar la definición del kelvin:
Un informe publicado en 2007 por el Comité Consultivo de Termometría (CCT) del CIPM señaló que su definición actual de temperatura ha demostrado ser insatisfactoria para temperaturas inferiores a 20 K (−253 °C; −424 °F) y para temperaturas superiores a 1300 K (1030 °C; 1880 °F).
Claro, entiendo que vincular la temperatura a un artefacto físico, incluso uno altamente reproducible como el punto triple del agua, es insatisfactorio. Pero la forma en que está redactado implica que hay un problema más importante, como si las mediciones de temperatura fuera de ese rango fueran menos precisas o menos confiables. ¿Cuál es ese problema?
El mejor recurso que he encontrado que describe las deficiencias de la definición anterior del kelvin es
La redefinición de Kelvin y su puesta en práctica . B Fellmuth et al. Fil. Trans. R. Soc. A 374 , 20150037 (2016) .
Básicamente, el kelvin anterior a 2018, definido a través del punto triple del agua y propagado a todo el rango de temperaturas a través de la escala ITS-90 , es lo mejor que tenemos para la mayoría de los rangos de temperatura, pero se puede mejorar a niveles muy bajos y muy altos. altas temperaturas:
Si bien la redefinición del kelvin no tendrá impacto en el estado del ITS-90 o PLTS-2000, habrá beneficios significativos, particularmente para mediciones de temperatura por debajo de aproximadamente 20 K y por encima de aproximadamente 1300 K, donde los termómetros primarios pueden ofrecer un menor incertidumbre termodinámica que la actualmente disponible con las escalas definidas.
Aquí, la termometría primaria se refiere a la medición directa de la temperatura termodinámica , tal como se define en la mecánica estadística (pero consulte el artículo §3 para obtener una definición más precisa). Esto se puede hacer a través de una variedad de métodos pero, con la tecnología actual, esos métodos solo pueden lograr una mejor estabilidad, precisión y reproducibilidad en los rangos < 20K y > 1300 K mencionados anteriormente. En el intervalo medio, el cambio de definición no afecta a la termometría práctica:
En particular, las mediciones de temperatura más precisas en el rango de temperatura central de aproximadamente 25 a 1235 K seguirán siendo, al menos inicialmente, trazables a termómetros de resistencia de platino estándar calibrados de acuerdo con el ITS-90.
Esto nos deja, entonces, con dos rangos donde existen métodos de termometría primaria que superan la precisión del ITS-90:
A temperaturas muy bajas, puede utilizar la termometría acústica de gases , donde tiene un gas diluido que puede tratar como un gas ideal, que es un sistema extremadamente bien caracterizado. Aquí se mide la velocidad del sonido, que depende de la temperatura de formas bien entendidas.
A temperaturas muy altas, la termometría radiométrica utiliza la ley espectral de Planck para inferir la temperatura de un objeto brillante a partir del espectro de la radiación electromagnética que emite. Este es nuevamente un sistema bien caracterizado donde la temperatura termodinámica ingresa solo a través de a los observables medibles.
De cara al futuro, también parece haber una expectativa entre los metrólogos de que el ritmo de mejora en la precisión y la reproducibilidad en la termometría primaria seguirá superando al de las escalas de temperatura prácticas, lo que significa que La termometría basada en BT eventualmente desplazará a ITS-90 en otros rangos de temperatura. Esta prueba de futuro es un aspecto importante del cambio a una definición basada en constantes universales.
Sin embargo, por ahora, solo esos dos rangos de temperatura extrema se ven afectados.
Es difícil determinar la constante de Boltzmann a partir de la temperatura del punto triple. Eso es más fácil a temperaturas extremadamente bajas (con mecánica estadística) o a temperaturas muy altas (por radiación).
A temperatura ambiente, la conexión con la constante de Boltzmann se realiza mediante termómetros de gas. Muy engorroso, y no tan preciso como en los otros rangos.
ITS-90 seguirá vigente. Para la calibración de termómetros a temperatura ambiente se seguirá utilizando el punto triple del agua.
Creo que el problema es que las temperaturas que cita están muy lejos del punto triple del agua y ningún termómetro puede abarcar con precisión las temperaturas citadas desde el punto triple del agua.
Una definición del kelvin que fija el valor de la constante de Boltzmann hace posible diseñar termómetros que se adapten al rango de temperatura de interés sin verse comprometidos por la necesidad de funcionar bien en el TPW. La nueva definición de kelvin, en principio, permite que todas las ecuaciones de estado que incluyen la temperatura se utilicen para realizar mediciones de temperatura trazables.
Tomado de La constante de Boltzmann y el nuevo kelvin , que se escribió en 2015 y brinda una buena descripción general.
granjero
Emilio Pisanty