Lämpötila ja kosteus

Termodynaamisen lämpötilan SI-yksikkö: kelvin (K)

Kelvin on 1/273,16 veden kolmoispisteen termodynaamisesta lämpötilasta (CGPM 1967). 

Veden isotooppikoostumus tulee olla seuraava (CGPM 2005):

  • 0.000 155 76 moolia 2H jokaista 1H kohti,
  • 0.000 379 9 moolia 17O jokaista 16O kohti,
  • 0.002 005 2 moolia 18O jokaista 16O kohti.
Lämpötila on statistinen suure, ja se määritellään ideaalikaasun tilayhtälön avulla:

pV = NkT, missä p on kaasun paine, V on kaasun tilavuus, N on kaasumolekyylien lukumäärä, k on Boltzmannin vakio 1,3807 x 10-23 J/K, ja T on termodynaaminen lämpötila, jonka yksikkö on 1 K (Kelvin). Termodynaamisen lämpötilan nollapiste on absoluuttinen nolla (0 K eli –273,15 °C), ja toinen tärkeä piste on veden kolmoispisteen lämpötila, joka on määritelty arvoksi 273,16 K (0,01 °C), siten 1 K = [T (veden kolmoispiste) – T (absoluuttinen nolla)] / 273,16 = (273,16 K – 0 K) / 273,16. Kelvin on yhtä suuri kuin celsiusaste, mutta termodynaamisen lämpötilan lukuarvo on eri kuin Celsius-asteikon lukuarvo. Esimerkiksi jos on lämpötila on 23,00 °C, on vastaava arvo termodynaamisena lämpötilana annettuna 296,15 K.

Toteutus

Koska termodynaaminen lämpötila on vaikeasti hallittavissa oleva suure, on v. 1927 lähtien kehitetty kansainvälisiä käytännöllisiä lämpötila-asteikkoja, jotka perustuvat kiintopisteisiin. Kiintopiste koostuu mahdollisimman puhtaasta metallista, jonka sulamis- tai jähmettymislämpötila on mahdollisimman hyvin toistuva. Vuoden 1927 lämpötila-asteikosta ITS-27 (International Temperature Scale of 1927) on kehitetty ITS-90, joka on nykyään käytössä. ITS-90 lämpötila-asteikkoa realisoidaan kiintopisteillä ja vastuslämpömittareilla lämpötilaan 961,78 °C asti (hopeapiste) ja tästä lämpötilasta ylöspäin hopea- tai kuparipisteen avulla kalibroidulla infrapunalämpömittarilla.

MIKESin toteuttamat kiintopisteet ovat

​KiintopisteLämpötila (°C) Laboratorion paras mittauskyky (°C)
​Argonin kolmoispiste​-189,3442​0,002
​Elohopean kolmoispiste​-38,8344​0,0008
​Veden kolmoispiste​0,01​0,0002
​Galliumin sulamispiste​29,7646​0,0010
​Tinan jähmettymispiste​​231,928​0,0009
​Sinkin jähmettymispiste​​419,527​0,0015
​Alumiinin jähmettymispiste​660,323​0,010
​Hopean jähmettymispiste​961,78​0,015
​Hopean jähmettymispiste
(mustan kappaleen säteilijä)
​961,78​0,2
​Kuparin jähmettymispiste
(mustan kappaleen säteilijä)
​1084,62​0,2

 

Kosteus

Kosteus kuvaa veden tai vesihöyryn määrää toisessa aineessa esimerkiksi ilmankosteus kuvaa vesihöyryn määrää ilmassa. Kosteutta voidaan kuvata usealla eri suureella, joista suhteellinen kosteus ja absoluuttinen kosteus ovat yleisimmin käytössä.

  • Suhteellinen kosteus on todellisen vesihöyrynpaineen ja kyllästyshöyrynpaineen välinen suhde tietyssä lämpötilassa, yksikkö % (Pa/Pa).
  • Absoluuttinen kosteus ilmoittaa veden tai vesihöyryn määrän tietyssä tilavuudessa (yksikkö kg/m3).

Kastepiste tai tarkemmin kastepistelämpötila on se lämpötila, johon ilma on vakiopaineessa jäähdytettävä, jotta vesihöyry alkaisi tiivistyä. Kastepisteessä kylläisen vesihöyryn osapaine on sama kuin vallitseva vesihöyryn osapaineilman eli ilma on vesihöyryn kyllästämää ja suhteellinen kosteus on siten 100 % .

 

Lämpötilan ja kosteuden kalibrointipalvelut