La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) es una escala de temperatura reconocida mundialmente establecida por la Comisión Internacional de Pesas y Medidas (CIPM). Sirve como estándar mundial para mediciones precisas de temperatura y se basa en el concepto de temperatura termodinámica. La ITS-90 es una versión revisada de la anterior Escala Práctica Internacional de Temperatura de 1968 (IPTS-68).
El ITS-90 utiliza varios puntos fijos de temperatura definidos con precisión y métodos de interpolación para determinar las temperaturas. Los puntos fijos de temperatura son las temperaturas de las transiciones de fase de determinadas sustancias, como la solidificación o los puntos triples.
El ITS-90 utiliza la escala Kelvin (K) como unidad, reemplazando la escala Celsius utilizada en el IPTS-68. Sin embargo, ambas unidades todavía se utilizan: 1 grado Kelvin y 1 grado Celsius tienen el mismo tamaño y el punto cero Celsius es 273,15 K.
Para convertir de la escala Kelvin (K) a la escala Celsius (°C), simplemente reste 273,15 de la temperatura en Kelvin: T(°C) = T(K) – 273,15.
Contenido
Puntos fijos de temperatura del ITS-90
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) utiliza varios “puntos fijos de temperatura” como temperaturas definidas. Un punto fijo de temperatura es una temperatura que se caracteriza por un evento físico específico y reproducible, como un cambio de fase de una sustancia específica.
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) utiliza puntos triples, puntos de fusión y puntos de solidificación:
- Punto triple : El punto triple de una sustancia es la temperatura y presión únicas a las que las tres fases de una sustancia (sólido, líquido y gaseoso) pueden existir en equilibrio. Con esta combinación especial de temperatura y presión, una sustancia puede existir como sólido, líquido y gas al mismo tiempo. Un ejemplo bien conocido de punto triple es el del agua, que se alcanza a una temperatura de 0,01 °C (273,16 K) y una presión específica de 611,657 pascales.
- Punto de fusión : El punto de fusión es la temperatura a la que una sustancia sólida comienza a fundirse y cambia a estado líquido. Esta temperatura es específica para cada sustancia y se mide bajo presión normal. Por ejemplo, el ITS-90 utiliza el punto de fusión del galio, que es 29,7646 °C.
- Punto de solidificación : El punto de solidificación es la temperatura a la que un líquido comienza a solidificarse y pasa a estado sólido. Por ejemplo, el punto de solidificación del aluminio es 660,323 °C.
Estos son los principales puntos fijos de temperatura utilizados por el ITS-90:
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Puntos fijos de temperatura precisos para termómetros
La empresa Klasmeier ofrece puntos fijos de temperatura de alta precisión según ITS-90 para la calibración de termómetros de la empresa ISOTECH. Estas celdas de punto fijo están disponibles en varias versiones y permiten resultados de medición confiables y repetibles en laboratorios y aplicaciones de investigación.
Los rangos de calibración del ITS-90
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) especifica no sólo los puntos fijos de temperatura que definen las temperaturas correspondientes a las que se calibran los termómetros, sino también los rangos de calibración correspondientes.
Por definición, hay dos rangos: uno para el rango de temperatura negativo, que comienza alrededor de 13 K y se extiende hasta el punto triple del agua a 0,01 °C, y otro para el rango de temperatura positivo. Este último comienza en el punto triple del agua a 0,01 °C (o en el rango desde el punto triple del mercurio a -38,8344 °C hasta el punto de fusión del galio a 29,7646 °C) y se extiende hasta el punto de solidificación de la plata a 961,78 °C. .
Dependiendo del rango de temperatura se definen los parámetros para la función de desviación ITS-90. En el rango que va desde el punto triple del argón hasta la solidificación de la plata se utilizan los parámetros a, b, cyd. Este rango de temperatura es también el rango práctico utilizado en los laboratorios de calibración para calibrar termómetros. En zonas extremas con temperaturas muy bajas, como el punto triple del oxígeno, también existe el parámetro ci, que sólo se utiliza en estas temperaturas extremas.
El gráfico proporciona una representación visual de las temperaturas correspondientes que definen el ITS-90 en los puntos fijos de temperatura, así como las temperaturas asociadas. Por ejemplo, la temperatura del punto de solidificación del aluminio es 660,323 °C.
Es importante saber que no se puede extrapolar con termómetros calibrados en los puntos fijos de temperatura ITS-90, sólo interpolar.
Esto significa que, por ejemplo, si se desea medir una temperatura de aproximadamente 500 °C, el punto de calibración más alto debe ser el punto de solidificación del aluminio a 660,323 °C y no el punto de solidificación del zinc a 419,527 °C. Porque a 419 °C habría que extrapolar hasta 500 °C. Por lo tanto, el rango siempre se elige de manera que la temperatura a medir pueda calcularse por interpolación.
Los rangos de calibración correspondientes se muestran esquemáticamente en el gráfico. En nuestro ejemplo, esto significaría que si queremos medir a 500 °C, tendríamos que usar el rango de calibración hasta el punto de solidificación del aluminio a 660,323 °C y calibrar en consecuencia para aluminio, zinc, estaño y en el punto triple del agua. . Este sería el segundo rango de calibración desde la derecha en la ilustración.
Los puntos blancos representan los puntos fijos de temperatura necesarios para la calibración. Por lo tanto, los puntos fijos de temperatura durante la solidificación del indio y en el punto de fusión del galio no serían necesarios. No están incluidos en la calibración y el cálculo posterior de la curva característica, es decir, la función de desviación y la función de referencia de la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90).
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Calibración de termómetros de resistencia de platino estándar (SPRT)
La empresa Klasmeier ofrece calibraciones acreditadas según DIN EN ISO/IEC 17025 (DAkkS) para termorresistencias estándar de platino (SPRT). Estas calibraciones se realizan en puntos fijos ITS-90, que aseguran una alta precisión y fiabilidad. Se utilizan puntos fijos de temperatura tanto delgados como grandes y se pueden calibrar termómetros a partir de una profundidad de inmersión de 300 mm.
Utilice el ITS-90 en la vida cotidiana
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) se utiliza casi a diario en la vida cotidiana en un laboratorio de calibración de temperatura. Sin embargo, los usuarios a menudo no son conscientes de este hecho, porque las matemáticas del ITS-90 están integradas en los dispositivos de medición de temperatura y en los puentes de medición y se ejecutan en segundo plano.
Es importante entender que la temperatura no se puede medir directamente, sino que se calcula, por ejemplo, mediante la resistencia de un material. El ITS-90 contiene los conceptos básicos matemáticos para calcular temperaturas a partir de las mediciones de resistencia de los termómetros estándar (SPRT) del ITS-90.
A menudo surge la pregunta de cómo utilizar el ITS-90 como curva característica en el trabajo diario de laboratorio.
Por lo tanto, en esta publicación de blog usaré un ejemplo para mostrar cómo se puede calcular la temperatura correspondiente a partir de resistencias medidas usando el ITS-90. Me gusta explicar este ejemplo en detalle en mis seminarios.
El ITS-90 utiliza los llamados valores W, que representan la relación entre la resistencia medida y el último valor conocido del punto triple del agua. Las temperaturas se pueden determinar utilizando este valor W calculado y las funciones de referencia y desviación derivadas del ITS-90. El valor W se calcula según la siguiente fórmula:
R(T90) representa la resistencia medida a la temperatura T90, y R(273,16 K) representa la resistencia en el punto triple del agua (más precisamente en 273,16 Kelvin).
En el siguiente paso de cálculo se requieren las funciones de referencia (10a y 10b) y la función de desviación (14), que fueron definidas según la ITS-90 (Escala Internacional de Temperatura de 1990). Sólo utilizamos las funciones que son relevantes para nuestro rango de temperatura.
Funciones de referencia:
La función de referencia se utiliza con los siguientes parámetros:
La función de desviación es la siguiente:
Las ecuaciones y tablas están extraídas de la publicación ITS-90 de Walter Blanke (ver fuentes).
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Calibración de puntos fijos de temperatura.
La empresa Klasmeier ofrece calibraciones acreditadas según DIN EN ISO/IEC 17025 (DAkkS) para puntos fijos de temperatura. Estos se realizan comparándolos con celdas de referencia de alta precisión y termómetros de resistencia estándar (SPRT). Se calibran varios puntos fijos de temperatura de acuerdo con ITS-90, como el punto triple del agua y los puntos de fusión del mercurio y el galio.
Ejemplo de cálculo del ITS-90
Digamos que mides un valor de resistencia de 31,1428 ohmios. El certificado de calibración contiene la siguiente información:
R(0,01°C) = 25,1648 ohmios
a = -1.6093e-03
b = 1.9911e-03
Primero calcule el valor W:
W(t90) = R(t90) / R(0,01°C)
W(t90) = 31,1428 ohmios / 25,1648 ohmios
W(t90) = 1,23755404
Luego puede utilizar la función de desviación (14) para calcular el valor de Wr(t90):
Wr(t90) = 1,237824
Con el valor determinado ahora puedes calcular la temperatura t90 usando la función de referencia (10b):
t90 = 60,1873°C
De este modo se puede calcular la temperatura asociada a partir del valor de resistencia medido.
Fuentes de suministro del ITS-90
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) se puede obtener en varios lugares:
- El documento original alemán: Blanke, Walter. La escala internacional de temperatura de 1990: ITS-90 . Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Wirtschaftsverlag NW, Verlag für Neue Wissenschaft, Braunschweig, 1989. [ISBN 3-89429-040-4].
- Una versión digital del documento original está disponible en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). Puedes encontrar el documento aquí .
- Sitio web del PTB: La implementación de ITS-90 en Alemania y más información se pueden encontrar en el sitio web del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). Haga clic aquí para ir al sitio web de PTB .
- Wikipedia: el artículo de Wikipedia sobre ITS-90 proporciona una buena descripción general y puede ser un buen punto de partida para quienes son nuevos en el tema. Haga clic aquí para ver el artículo de Wikipedia .
- Sitio web de ITS-90: este sitio web proporciona mucha información útil sobre ITS-90 y es un gran recurso para cualquiera que quiera saber más sobre el tema. Haga clic aquí para ir al sitio web de ITS-90 .
Fuentes:
- Walter Blanke: La escala internacional de temperatura de 1990: ITS-90
- Thomas Klasmeier: Libro de mesa “Temperatura”, edición 3
