Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRT)

Einführung

Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) sind hochpräzise Thermometer, die den elektrischen Widerstand von Platin nutzen, um Temperaturen mit höchster Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu messen. Die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90) verwendet SPRTs als Interpolationsinstrument, um eine weltweit einheitliche und verlässliche Basis für Temperaturmessungen und Temperaturkalibrierungen zu etablieren.

Was sind SPRTs und warum sind sie wichtig?

In der Welt der Präzisionsmesstechnik spielen Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) eine zentrale Rolle, wenn es um die äußerst genaue Messung von Temperaturen geht. Diese spezialisierten Thermometer nutzen die Eigenschaft, dass der elektrische Widerstand von reinem Platin sich auf vorhersagbare Weise mit der Temperatur ändert, um Messwerte von höchster Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu liefern.

Diese Genauigkeit machen die Thermometer zu einem wichtigen Werkzeug in Laboren und Industrien weltweit, wo sie als primäre Referenzgeräte dienen. Sie sind der Goldstandard in der Temperaturmessung, auf den sich internationale Normen und Kalibrierungen stützen, um die Vergleichbarkeit von Temperaturmessungen über Grenzen und Disziplinen hinweg sicherzustellen. Ihr Einsatz ist grundlegend für die Aufrechterhaltung der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90), die als globale Richtlinie für die Temperaturmessung dient und damit die Qualität und Genauigkeit in Wissenschaft, Medizin, Industrie und Umweltüberwachung maßgeblich unterstützt.

SPRT und die Temperaturskala?

Die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90) ist die aktuelle Temperaturskala, die weltweit als Grundlage für präzise Temperaturmessungen etabliert wurde. Ziel der ITS-90 ist es, eine einheitliche, genaue und weltweit anerkannte Skala zur Verfügung zu stellen, um die Vergleichbarkeit von Temperaturmessungen zu gewährleisten. Im Unterschied zu früheren Skalen basiert die ITS-90 hauptsächlich auf den Temperaturen von definierenden Fixpunkten, die durch die physikalischen Eigenschaften reiner Substanzen bestimmt sind. Hierbei werden insbesondere die Tripelpunkte – Zustände, in denen eine Substanz gleichzeitig in fester, flüssiger und gasförmiger Phase existiert, wie zum Beispiel der Tripelpunkt von Wasser – sowie die Erstarrungspunkte verschiedener Metalle, wie Zinn, Zink oder Aluminium, herangezogen. Diese Fixpunkte bieten extrem präzise und reproduzierbare Referenztemperaturen.

Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) werden verwendet um an diesen definierenden Temperatur-Fixpunkten kalibriert zu werden. Die Genauigkeit der Temperatur-Fixpunkte und der Thermometer ist wichtig für die Umsetzung der ITS-90. Durch die Nutzung dieser festgelegten Temperatur-Fixpunkte ermöglicht die ITS-90 die bisher höchste Genauigkeit und Reproduzierbarkeit in der Temperaturmessung, was sie für Anwendungen in Forschung, Industrie und Qualitätskontrolle unverzichtbar macht.

Weitere Informationen über die ITS-90 gibt es hier: Die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90)

Funktionsweise von Widerstandsthermometern

Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) nutzen den präzise definierten Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem elektrischen Widerstand von reinem Platin, um Temperaturen zu messen. Durch die Messung der Veränderung dieses Widerstands können sie Temperaturen mit aktuell höchster Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestimmen.

Die physikalische Grundlage?

Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) basieren auf dem Prinzip, dass der elektrische Widerstand eines metallischen Leiters, in diesem Fall Platin, sich mit der Temperatur ändert. Diese Temperaturabhängigkeit des Widerstands ist für reines Platin besonders gut charakterisiert und reproduzierbar, was Platin zum idealen Material für präzise Temperaturmessungen macht. Die Funktionsweise eines SPRTs beruht auf dem Prinzip des elektrischen Widerstands, spezifischer auf der physikalischen Eigenschaft, die als Temperaturkoeffizient des Widerstands bekannt ist. Für Platin ist dieser Koeffizient positiv, was bedeutet, dass der Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt.

Die Thermometer bestehen aus einem feinen Platindraht, der auf einen nichtleitenden Träger, wie zum Bespiel Quarz, gewickelt ist. Die Konstruktion muss sicherstellen, dass sich der Platin-Draht komplett frei von Spannungen ausdehnen kann. Dieser Draht ist in einer Schutzatmosphäre eingebettet, um ihn vor Umwelteinflüssen zu schützen und gleichzeitig sicherzustellen, dass er der zu messenden Temperatur direkt ausgesetzt werden kann.

Wenn eine Temperaturänderung stattfindet, ändert sich der elektrische Widerstand des Platindrahts in einer vorhersagbaren Weise. Diese Änderung wird mittels einer Präzisionsmessbrücke gemessen, die sehr genaue Widerstandswerte liefert. Aus dem gemessenen Widerstand kann dann mithilfe bekannter Beziehungen die Temperatur bestimmt werden.

Die Genauigkeit beruht auf der Reinheit des verwendeten Platins, der Konstruktion des Thermometers sowie auf der Präzision der Messinstrumente, die zur Bestimmung des Widerstands eingesetzt werden. Die internationalen Standards für SPRTs werden festgelegt durch Organisationen wie das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM), der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) mit Sitz in Braunschweig und Berlin oder anderen NMIs. National Metrology Institutes (NMIs) sind weltweit, wie die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Deutschland, zentrale Einrichtungen zur Festlegung und Bewahrung nationaler Messstandards und spielen eine Schlüsselrolle in der globalen Harmonisierung von Messverfahren.

Das definieren der strikten Anforderungen an die Konstruktion und Kalibrierung dieser Thermometer, stellt sicher, dass sie weltweit vergleichbare Temperaturmessungen ermöglichen. Diese Standards ermöglichen es SPRTs, als primäre Referenzthermometer zu fungieren, die an den Temperatur-Fixpunkte der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) kalibriert werden.

Die Rolle des Platins und warum es als Material gewählt wurde.

Platin spielt eine entscheidende Rolle in der Funktionsweise von Standard-Platin-Widerstandsthermometern (SPRTs) aufgrund mehrerer einzigartiger Eigenschaften, die es zum idealen Material für präzise Temperaturmessungen machen. Die Wahl von Platin basiert auf folgenden Hauptgründen:

Hohe chemische Stabilität: Platin ist ein äußerst inertes Metall, das bedeutet, es reagiert nicht oder nur sehr geringfügig mit anderen Substanzen. Diese chemische Stabilität gewährleistet, dass das Material auch bei langfristigem Einsatz unter verschiedenen Umweltbedingungen unverändert bleibt, was die Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität der Messungen verbessert.

Gleichmäßige Temperaturabhängigkeit: Der elektrische Widerstand von Platin ändert sich auf vorhersagbare und gleichmäßige Weise mit der Temperatur. Diese Eigenschaft ermöglicht es, präzise und reproduzierbare Temperaturmessungen durchzuführen. Der lineare Zusammenhang zwischen Temperatur und Widerstand bei Platin erleichtert die Kalibrierung und macht die Messergebnisse weltweit vergleichbar.

Hohe Temperaturbeständigkeit: Platin kann hohen Temperaturen standhalten, ohne seine physikalischen oder chemischen Eigenschaften zu verändern. Diese hohe Temperaturbeständigkeit erweitert den nutzbaren Temperaturbereich von SPRTs und macht sie für eine breite Palette von Anwendungen, von sehr niedrigen bis zu sehr hohen Temperaturen, geeignet.

Gute elektrische Leitfähigkeit: Als Metall besitzt Platin eine gute elektrische Leitfähigkeit, was für die präzise Messung von Widerstandsänderungen notwendig ist. Diese Leitfähigkeit trägt zur Genauigkeit und Empfindlichkeit der Temperaturmessung bei.

Langzeitstabilität: Neben seiner chemischen Stabilität zeigt Platin auch eine hervorragende Langzeitstabilität in Bezug auf seine physikalischen Eigenschaften, einschließlich des elektrischen Widerstands. Diese Stabilität ist für die Aufrechterhaltung der Kalibrierung und für wiederholte Messungen über lange Zeiträume hinweg unerlässlich.

Die Bedeutung von SPRTs in der ITS-90

SPRTs dienen innerhalb der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) als primäre Interpolationsinstrumente, indem sie die genaue Messung zwischen den definierenden Fixpunkte ermöglichen.

Die Grundlage: Kelvin und Celsius

Ein zentrales Element der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) ist die Definition einer Reihe von mathematischen und thermodynamischen Zusammenhängen, die für die Nutzung von Standard-Platin-Widerstandsthermometern (SPRTs) essenziell sind. Im Mittelpunkt steht dabei das Kelvin (K), die Basiseinheit der thermodynamischen Temperatur (T), welche die Grundlage für präzise Temperaturmessungen bildet.

In der praktischen Anwendung werden Temperaturen häufig als Celsiustemperaturen t90 angegeben, wobei die Umrechnung wie folgt lautet:

Dies ermöglicht es, sowohl Kelvin als auch Grad Celsius (°C) je nach Kontext effizient zu verwenden. Besonders bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts bevorzugt man Kelvin, während oberhalb dessen in Grad Celsius gearbeitet wird.

W-Werte von SPRTs

Ein Schlüsselkonzept innerhalb der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) ist die Verwendung von Widerstandsverhältnissen, die allgemein als W-Werte bekannt sind. Diese W-Werte sind die Grundlage für die präzise Temperaturmessung und -kalibrierung mit Standard-Platin-Widerstandsthermometern (SPRTs). Die grundlegende Gleichung für den W-Wert ist wie folgt definiert:

Hierbei steht RT90 für den Ohmschen Widerstand bei der Temperatur T90 und R(273,16K) für den Ohmschen Widerstand beim Tripelpunkt des Wassers, also bei genau 0,01°C.

Die Definition und Auswahlkriterien für SPRTs

Innerhalb der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) werden die W-Werte bei der Definition und Auswahl von Standard-Platin-Widerstandsthermometern (SPRTs) verwendet. Diese Kriterien stellen sicher, dass nur die präzisesten Thermometer für genaue Temperaturmessungen nach ITS-90 Standards verwendet werden.

Ein SPRT muss spezifische Widerstandsverhältnisse, oder W-Werte, erfüllen, um als solches klassifiziert zu werden. Die Kriterien lauten wie folgt:

Bei einer Temperatur von 29,7646°C muss der W-Wert mindestens 1,11807 betragen.

Oder bzw. und bei einer Temperatur von -38,8344°C darf der W-Wert höchstens 0,844235 sein.

Wird ein Platinwiderstandsthermometer bis zum Erstarrungspunkt von Silber eingesetzt, gilt zusätzlich:

Für Thermometer, die bis zum Erstarrungspunkt von Silber (961,78°C) eingesetzt werden, ist ein weiteres Kriterium, dass der W-Wert mindestens 4,2844 betragen muss. Diese spezifischen Anforderungen garantieren, dass SPRTs über den gesamten Temperaturbereich hinweg über eine hinreichende Linearität verfügen.

SPRT Referenz- und Umkehrfunktionen

Die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90) nutzt spezifische Referenz- und Umkehrfunktionen, um Temperaturmessungen mit Standard-Platin-Widerstandsthermometern (SPRTs) zu gewährleisten. Diese Funktionen sind für zwei Haupttemperaturbereiche definiert:

Temperaturbereich von 13,8033 K bis 273,16 K

Für diesen Temperaturbereich definiert die ITS-90 eine Referenzfunktion, die das mathematisch ideale Verhältnis zwischen dem W-Wert und der Temperatur T90 beschreibt.

Um aus einem gemessenen W-Wert die entsprechende Temperatur zu bestimmen, wird eine Umkehrfunktion verwendet, die eine maximale Abweichung von nur 0,1 mK von der Referenzfunktion zulässt.

Die Koeffizienten A0, B0, Ai, und Bi, die für die Anwendung dieser Funktionen notwendig sind, finden sich in der ITS-90.

Temperaturbereich von 0°C bis 961,78°C:

In diesem breiten Temperaturbereich werden ebenfalls spezifische Referenz- und Umkehrfunktionen bereitgestellt.

Die Referenzfunktion definiert wiederum das ideale Verhältnis für präzise Temperaturmessungen, während die Umkehrfunktion mit einer geringen Maximalabweichung von 0,13 mK ermöglicht, die Temperatur T90 auf der Basis eines gegebenen W-Wertes genau zu bestimmen.

Für die Umsetzung dieser Funktionen sind die Koeffizienten C0, D0, Ci, und Di erforderlich, die ebenfalls in der ITS-90 angegeben werden.

SPRT Abweichungsfunktionen

Abweichungsfunktionen sind ein wesentliches Instrument der Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90). Diese Funktionen ermöglichen es, aus den gemessenen Widerstandswerten der Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) die entsprechenden Temperaturen genau zu berechnen. Analog zu den Referenzfunktionen sind die Abweichungsfunktionen in drei Haupttemperaturbereiche gegliedert:

Temperaturbereich von 13,8033 K bis 273,16 K

Temperaturbereich von 83,8058 K bis 273,16 K

Temperaturbereich von -38,8344°C bis 961,78°C

Abweichungsfunktionen reflektieren das tatsächliche Verhältnis zwischen den gemessenen Widerstandswerten und den Temperaturen nach der ITS-90, wodurch eine direkte und genaue Temperaturberechnung möglich wird.

Ein Schlüsselelement dieser Funktionen sind die individuellen Koeffizienten a, b, c, und d, die spezifisch für jedes Thermometer berechnet werden müssen. Diese Koeffizienten gewährleisten, dass die Abweichungsfunktion die individuellen Eigenschaften jedes Thermometers berücksichtigt, wodurch eine individuelle Kalibrierung erforderlich wird.

Diese maßgeschneiderte Anpassung ist entscheidend für die Genauigkeit der Temperaturmessungen und unterstreicht die Notwendigkeit einer präzisen und individuellen Kalibrierung jedes SPRTs gemäß der ITS-90.

Vorteile und Einschränkungen von SPRTs

SPRTs bieten außerordentliche Präzision und Reproduzierbarkeit bei Temperaturmessungen, unterstützt durch ihre fundamentale Rolle in der ITS-90. Einschränkungen bestehen in hohen Kosten, eine gewisse Anfälligkeit gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen sowie eine begrenzte Einsatzfähigkeit in extremen Temperaturbereichen oder rauen Umgebungen.

Vorteile von SPRTs gegenüber anderen Thermometertypen

Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) bieten eine außergewöhnliche Genauigkeit und Reproduzierbarkeit in der Temperaturmessung, die sie von anderen Thermometertypen abhebt. Ihre Präzision ist auf die stabile und vorhersehbare Änderung des elektrischen Widerstands von Platin in Abhängigkeit von der Temperatur zurückzuführen, was sie zu bevorzugten Instrumenten für primäre Referenzmessungen und die Kalibrierung anderer Thermometer macht. Darüber hinaus ermöglicht die hohe chemische Stabilität und die geringe Anfälligkeit für Alterungsprozesse von Platin eine langfristige Konsistenz der Messwerte, was für Anwendungen, in denen hohe Genauigkeit über lange Zeiträume hinweg entscheidend ist, unerlässlich ist.

Im Vergleich zu anderen Thermometertypen, wie Thermistoren, Thermoelementen oder Flüssigkeits-in-Glas-Thermometern, bieten SPRTs eine signifikant höhere Genauigkeit und Stabilität. Diese Eigenschaften machen sie zur ersten Wahl für wissenschaftliche Forschung und für Anwendungen in der Metrologie, wo Präzision im Vordergrund steht. Während andere Thermometertypen für bestimmte Anwendungen aufgrund ihrer Einfachheit, Robustheit oder spezifischen Temperaturbereiche bevorzugt werden können, bleibt die unübertroffene Präzision und Zuverlässigkeit der SPRTs für fundamentale Temperaturstandards und hochpräzise Messaufgaben unerreicht.

Einschränkungen oder Herausforderungen bei der Verwendung von SPRTs

Trotz ihrer herausragenden Genauigkeit und Reproduzierbarkeit haben Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) auch Einschränkungen und Herausforderungen, die bei ihrer Verwendung berücksichtigt werden müssen. Eine der Hauptbeschränkungen von SPRTs ist ihr relativ hoher Anschaffungspreis und die Kosten für die Kalibrierung, was sie für alltägliche oder industrielle Anwendungen weniger praktikabel macht, in denen große Mengen oder kosteneffiziente Lösungen erforderlich sind. Darüber hinaus sind SPRTs empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen und Verunreinigungen, was bedeutet, dass sie sorgfältig gehandhabt und gelagert werden müssen, um ihre Genauigkeit und Langlebigkeit zu erhalten.

Eine weitere Herausforderung ist der Temperaturbereich, in dem SPRTs eingesetzt werden können. Obwohl sie für einen breiten Temperaturbereich geeignet sind, sind sie nicht für extrem hohe Temperaturen oder sehr raue Bedingungen optimal, in denen alternative Thermometertypen wie Thermoelemente besser geeignet sein können. Außerdem erfordert die Nutzung der vollen Genauigkeit von SPRTs den Einsatz von spezialisierten Messgeräten und Fachkenntnissen, um präzise Messungen durchzuführen und die Daten korrekt zu interpretieren. Diese Anforderungen beschränken ihren Einsatz typischerweise auf Laborumgebungen oder spezialisierte industrielle Anwendungen, wo die notwendigen Ressourcen und das Know-how verfügbar sind.

Anwendungen von SPRTs in der Praxis

Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) und die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90) finden in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen praktische Verwendung, in denen Präzision und Zuverlässigkeit bei Temperaturmessungen gefragt sind. Ein zentraler Anwendungsbereich von SPRTs liegt in der Kalibrierung anderer Thermometer und in der Metrologie, wo sie als primäre Referenzthermometer dienen. In nationalen Metrologieinstituten werden SPRTs verwendet, um die Temperaturnormale zu realisieren, die für die Traceability (Rückführbarkeit) von Temperaturmessungen in Industrie, Forschung und Qualitätssicherung erforderlich sind.

Darüber hinaus spielen SPRTs eine wichtige Rolle in der Forschung und Entwicklung, insbesondere in den Physik- und Materialwissenschaften, wo exakte Temperaturkontrolle und -messung entscheidend für das Verständnis thermischer Eigenschaften und Phänomene sind. In der Pharmaindustrie und der Biotechnologie werden SPRTs und die ITS-90 für präzise Temperaturkontrollen in der Produktion und Lagerung von temperatursensitiven Produkten, wie Impfstoffen und Medikamenten, eingesetzt. Auch in der Umweltüberwachung und -forschung, wo genaue Temperaturdaten für Klimamodelle und ökologische Studien benötigt werden, sind SPRTs und die ITS-90 von großer Bedeutung.

Die genaue Einhaltung der ITS-90 ermöglicht weltweit vergleichbare Temperaturmessungen, was für internationale Handelsbeziehungen, Qualitätsstandards und Sicherheitsvorschriften unerlässlich ist. Ob in der Qualitätssicherung von Lebensmitteln, der Überwachung industrieller Prozesse oder der Kalibrierung von medizinischen Geräten – die Präzision und Zuverlässigkeit von SPRTs und die Einhaltung der ITS-90 sorgen für Vertrauen und Sicherheit in vielen Aspekten des täglichen Lebens und der Wissenschaft.

Wie kühlt man ein Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRT) ab?

Eine oft geführte Diskussion, die mmer wieder aufkommt, ist die Frage: Wie sollten Präzisionsthermometer wie Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) richtig gekühlt werden? Die Meinungen gehen oft auseinander, ob sie schnell, langsam oder mit Temperatur-Rampen abgekühlt werden sollten.

Neben den thermischen und mechanischen Effekten, die während des Erhitzens und Abkühlens auftreten können, spielt auch die dreidimensionale Oxidation des Platins eine wichtige Rolle. Interessanterweise gibt es keine allgemeingültige Antwort auf diese Frage. Es gibt jedoch zwei sehr gute Veröffentlichungen, die weiterhelfen können:

NIST Special Publication 250-81: „Standard Platinum Resistance Thermometer Calibrations from the Ar TP to the Ag FP“ von G. F. Strouse

Diese Veröffentlichung des National Institute of Standards and Technology (NIST) beschreibt ein detailliertes Verfahren für das Abkühlen von SPRTs, die bei Temperaturen bis zu 675 °C eingesetzt werden. Der Prozess ist wie folgt:

• Das SPRT wird über einen Zeitraum von 30 Minuten von 475 °C auf 675 °C erhitzt.
• Anschließend wird es für 2,5 Stunden bei 675 °C gehalten.
• Das Abkühlen erfolgt langsam, indem die Temperatur über drei Stunden von 675 °C auf 475 °C reduziert wird.
• Schließlich wird das HTSPRT bei 475 °C aus dem Ofen genommen.

CCT-Leitfaden: „Guide to the Realization of the ITS-90: Platinum Resistance Thermometry“

In dieser Veröffentlichung, die sich auf die Internationale Temperaturskala (ITS-90) bezieht, wird das Verfahren für das Abkühlen von SPRTs beschrieben, die bis zu 660 °C verwendet werden. Der Prozess ist wie folgt:

• Zunächst wird das SPRT in einem Alterungsofen bei 480 °C bis 500 °C geglüht.
• Die Temperatur wird dann langsam über einen Zeitraum von 45 bis 60 Minuten auf etwa 675 °C erhöht.
• Das SPRT wird für vier Stunden bei dieser Temperatur geglüht, um thermische Spannungen zu reduzieren.
• Das Abkühlen erfolgt langsam auf etwa 480 °C über einen Zeitraum von vier Stunden, bevor das SPRT direkt auf Raumtemperatur gebracht wird.

Beide Ansätze sind hilfreich und bieten Orientierung, jedoch sind sie nicht identisch. Eine einheitliche Vorgehensweise wäre sicherlich wünschenswert. Beide Methoden verfolgen das Ziel, Spannungen im Platin des SPRTs zu minimieren, unterscheiden sich jedoch in ihren Details. Beide Ansätze sind bewährt, eine einheitliche Prozedur ist jedoch nicht etabliert. Welcher Ansatz der richtige ist, hängt oft von den spezifischen Anforderungen und Anwendungen ab.

Zukunft von Temperaturmessungen und die Rolle von SPRTs

Die Zukunft der Temperaturmessungen sieht eine fortschreitende Entwicklung in Richtung noch größerer Präzision, Zuverlässigkeit und Anwendungsbereiche vor, wobei Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) weiterhin eine zentrale Rolle spielen dürften. Mit dem Streben nach verbesserten Materialien, fortschrittlicheren Messverfahren und der Integration digitaler Technologien, wird erwartet, dass die Genauigkeit und Anwendbarkeit von Temperaturmessungen weiter zunehmen wird. SPRTs, die bereits jetzt die Grundlage für die hochpräzise Temperaturmessung bilden, könnten durch diese Innovationen in ihrer Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit noch weiter verbessert werden.

Gleichzeitig wird die Bedeutung der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90) wahrscheinlich durch die Entwicklung neuer und überarbeiteter Temperaturskalen ergänzt oder erweitert, die noch genauere und universell gültige Messstandards bieten. Forschungen im Bereich der Quantenphysik und neue Entdeckungen in der Materialwissenschaft könnten zu völlig neuen Ansätzen in der Temperaturmessung führen, die SPRTs in neuen Konfigurationen oder sogar gänzlich neue Typen von Referenzthermometern hervorbringen.

Trotz dieser zukünftigen Entwicklungen wird die Rolle von SPRTs als hochpräzise Standardinstrumente für die Temperaturmessung wahrscheinlich bestehen bleiben, insbesondere in Bereichen, in denen höchste Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit erforderlich sind. Ihre Fähigkeit, als fundamentale Referenz für die Kalibrierung und Verifizierung anderer Thermometer zu dienen, wird weiterhin von entscheidender Bedeutung sein, um die Vergleichbarkeit von Temperaturmessungen weltweit zu gewährleisten.

Fazit

Zusammenfassend stellen Standard-Platin-Widerstandsthermometer (SPRTs) und die Internationale Temperaturskala von 1990 (ITS-90) unverzichtbare Bestandteile im Bereich der präzisen Temperaturmessungen dar. SPRTs bieten durch ihre einzigartigen Eigenschaften – wie hohe chemische Stabilität, präzise Temperaturabhängigkeit des Widerstands und Langzeitstabilität – eine außergewöhnliche Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, die sie zu essenziellen Instrumenten für die Kalibrierung und in wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen macht. Die ITS-90 definiert diese Präzisionsinstrumente, um eine weltweit konsistente und vergleichbare Temperaturmessung zu ermöglichen, was für Forschung, Qualitätssicherung und vielfältige Industrieprozesse von grundlegender Bedeutung ist.

Die Rolle von SPRTs und der ITS-90 in der Gewährleistung der Messgenauigkeit darf nicht unterschätzt werden, da sie direkt zur Sicherheit, Effizienz und Innovation in vielen Bereichen des täglichen Lebens und der globalen Wirtschaft beitragen. Die zukünftige Entwicklung in der Temperaturmessung, die durch technologische Fortschritte und wissenschaftliche Forschung vorangetrieben wird, verspricht noch genauere und vielseitigere Messmethoden. Dabei wird erwartet, dass SPRTs und möglicherweise ihre fortgeschrittenen Nachfolger weiterhin eine zentrale Rolle spielen werden, indem sie die Standards für Präzision und Zuverlässigkeit setzen.

Die Bedeutung von präzisen Temperaturmessungen und die Rolle von SPRTs und der ITS-90 gehen weit über das Labor hinaus. Sie sind entscheidend für die Förderung wissenschaftlicher Erkenntnisse, die Verbesserung industrieller Prozesse und die Sicherstellung der Produktqualität, was letztlich zu einer verbesserten Lebensqualität und Umweltsicherheit beiträgt. Die kontinuierliche Weiterentwicklung und Anpassung dieser Messstandards und Technologien wird auch in Zukunft eine wichtige Aufgabe sein, um den wachsenden Anforderungen einer sich schnell entwickelnden Welt gerecht zu werden.

Quellen

• Walter Blanke: Die Internationale Temperaturskala von 1990: ITS-90
• Frank Bernhard: Handbuch der Technischen Temperaturmessung, 2. Auflage
• Thomas Klasmeier: Tabellenbuch „Temperatur“, Ausgabe 3
• Strouse, G. F. Standard Platinum Resistance Thermometer Calibrations from the Ar TP to the Ag FP. NIST Special Publication 250-81, National Institute of Standards and Technology, 2008.
• Consultative Committee for Thermometry. Guide to the Realization of the ITS-90: Platinum Resistance Thermometry. Bureau International des Poids et Mesures, 2008.