A l'état du point triple de l'eau. Vérification des canaux de mesure des systèmes de mesure des informations de débitmétrie

Coexistence simultanée de trois phases de l'eau

Comme le montrent les paramètres du point triple de l'eau, à conditions normales coexistence à l'équilibre de la glace, de la vapeur d'eau et eau liquide impossible. Cette circonstance semble contredire les observations quotidiennes : la glace, l'eau et la vapeur sont souvent observées simultanément. Mais il n'y a pas de contradiction : les états observés sont loin de l'équilibre thermodynamique et ne sont réalisés en pratique qu'en raison de limitations cinétiques. transitions de phases. Le point triple de l'eau est caractérisé par un certain ensemble de paramètres de pression et de température, il peut donc parfois être utilisé comme « point de référence » - c'est-à-dire un point de référence, par exemple, pour calibrer des instruments.

Voir aussi

Remarques

Fondation Wikimédia.

2010.

Voyez ce qu'est « Triple point d'eau » dans d'autres dictionnaires : point triple de l'eau - (pour un élément qui est un type de navire Dewar) [A.S. Goldberg. Dictionnaire de l'énergie anglais-russe. 2006] Thèmes énergétiques en général EN point triple de l'eauTPW ...

Guide du traducteur technique Triple point - eau; p pression ; température. TRIPLE POINT, un état de coexistence d'équilibre de trois phases d'une substance, généralement solide, liquide et gazeuse. La température du point triple de l'eau (le point de coexistence de la glace, de l'eau et de la vapeur) est de 0,01°C (273,16 K) à ... ...

Dictionnaire encyclopédique illustré Un état de coexistence d’équilibre. Le point triple de l'eau correspond aux trois phases d'une substance, généralement solide, liquide et gazeuse. La température du point triple de l'eau (point de coexistence de la glace, de l'eau et de la vapeur, fig.) est de 0,01.C (273,16 K) à une pression de 6,1 hPa... ... Grand

Guide du traducteur technique Dictionnaire encyclopédique - point du diagramme d'état thermodynamique correspondant à l'équilibre des trois phases du corps considéré système thermodynamique

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État de coexistence à l’équilibre trois phases substances, généralement solides, liquides et gazeuses. La température du point triple de l'eau (le point où coexistent la glace, l'eau et la vapeur, fig.) est de 0,01°C (273,16 K) à une pression de 6,1 hPa (4,58 mm Hg). * * * … Dictionnaire encyclopédique

Types typiques diagrammes de phases. Ligne verte de points montre le comportement anormal de l'eau Le point triple est un point sur un diagramme de phases où convergent trois lignes de phase... Wikipédia

point triple- un point sur le diagramme de phases correspondant à la coexistence de trois phases d'une substance. Il découle de la règle des phases qu'une substance chimiquement individuelle (système à un composant) à l'équilibre ne peut pas avoir plus de trois phases. Ces trois... ... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie

En thermodynamique, point sur un diagramme de phases correspondant à la coexistence à l'équilibre de trois phases dans le vide. De la règle des phases de Gibbs, il s'ensuit qu'une substance chimiquement individuelle dans un système à un seul composant en équilibre ne peut pas avoir plus de trois phases.... ... Encyclopédie physique

POINT TRIPLE, température et pression auxquelles les trois états de la matière (solide, liquide, gaz) peuvent exister simultanément. Pour l'eau, le point triple se situe à une température de 273,16 K et une pression de 610 Pa... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

Le point triple de l'eau correspond aux trois phases d'une substance, généralement solide, liquide et gazeuse. POINT TRIPLE - un point sur le diagramme de phases thermodynamique correspondant à l'équilibre des trois phases du système thermodynamique considéré.

Cette circonstance semble contredire les observations ordinaires : de la glace, de l'eau et de la vapeur à une température d'environ 0 °C sont observées simultanément. La règle des phases de Gibbs limite le nombre de phases coexistantes - un système à un composant en équilibre ne peut pas avoir plus de trois phases - mais n'impose pas de restrictions sur leur état d'agrégation.

En cas de monotropie, seul un point triple métastable apparaît. Pour l'eau, en 1975, sept points triples supplémentaires étaient connus, dont trois pour trois phases solides. Pour des données modernes, voir l'article Diagramme de phase de l'eau et le diagramme donné dans cet article. Pour décrire un système à deux composants, un troisième paramètre est ajouté à la température et à la pression, caractérisant la composition du système.

DANS cas général des points triples existent sur les diagrammes d'état planaires de systèmes comportant un nombre quelconque de composants si tous les paramètres qui déterminent l'état du système, sauf deux, sont fixes. Comme le montrent les paramètres du point triple de l'eau, dans des conditions normales, la coexistence à l'équilibre de la glace, de la vapeur d'eau et de l'eau liquide est impossible. Mais il n'y a pas de contradiction : les états observés sont loin de l'équilibre thermodynamique et ne sont réalisés en pratique qu'en raison des limitations cinétiques des transitions de phase.

Coexistence simultanée de trois phases de l'eau

Points triples (1 et 2) sur le diagramme de phases en coordonnées P-T (pression - température). À mesure que le nombre de composants d’un système (solution ou alliage) augmente, le nombre de paramètres indépendants caractérisant ce système augmente également. Solde de trois les phases d'un tel système seront représentées par un point si l'on considère l'un des paramètres (par exemple, P) constant, c'est-à-dire si l'on considère un diagramme d'équilibre plat. En 5 tomes. - M. : Encyclopédie soviétique. Le point O sur le schéma correspond à un système dans lequel il y a trois phases (m, w, n). Dans ce cas, C = -3 + 2 = 0 (le système est invariant).

1.6. Concept d'un diagramme d'état d'un système monocomposant

Cependant, si vous le dites aux gens sans contexte, c'est toujours mieux « dans n'importe quel État ». Avez-vous déjà vu une vapeur aussi invisible s'élever dans la lumière sous la chaleur, mais laissant une ombre. C'est ce qu'il est. Comme un mirage dans le désert. Température critique- c'est à ce moment-là que les frontières entre les états liquide et gazeux s'effacent, sur le graphique en haut à droite, en général, vous parlez de bêtises.

Les zones du diagramme de phases limitées par les courbes correspondent aux conditions (températures et pressions) dans lesquelles une seule phase de la substance est stable. Les courbes du diagramme de phase correspondent aux conditions dans lesquelles deux phases quelconques sont en équilibre l'une avec l'autre. Dans le cas de l’eau, une augmentation de la pression entraîne la destruction des liaisons hydrogène qui, dans un cristal de glace, lient les molécules d’eau entre elles, les amenant à former une structure volumineuse.

Cela signifie qu'à la température et à la pression appropriées, l'eau n'est pas dans son état le plus stable (stable). Le phénomène qui correspond à l'existence de l'eau dans un état métastable, décrit par les points de cette courbe, est appelé surfusion. Il y a deux points sur le diagramme de phase représentant intérêt particulier. En d’autres termes, au-delà de ce point, la vapeur et forme liquide les eaux cessent d'être distinguables.

Grand dictionnaire encyclopédique

À ce stade, la glace, l’eau liquide et la vapeur d’eau sont en équilibre les unes avec les autres. La relation entre la pression (p), la température (T) et le volume (V) d'une phase peut être représentée par un diagramme de phases tridimensionnel.

Il est généralement plus pratique de travailler avec des sections de ce diagramme avec le plan p-T (à V=const) ou le plan p-V (à T=const). La ligne AC est une courbe de sublimation de la glace (parfois appelée ligne de sublimation), reflétant la dépendance de la pression de vapeur d'eau au-dessus de la glace sur la température. D'après le principe de Le Chatelier, on peut prédire qu'une augmentation de la pression provoquera un déplacement de l'équilibre vers la formation d'un liquide, c'est-à-dire le point de congélation diminuera.

Ces trois phases forment un système métastable, c'est-à-dire un système qui est dans un état stabilité relative. Dans le cas du diagramme du soufre, nous sommes confrontés à un phénomène spontané transformation mutuelle deux modifications cristallines qui peuvent se produire dans le sens direct et inverse selon les conditions. Un mouvement le long des lignes d'équilibre diphasique sur le diagramme de phases (C=1) signifie un changement constant de pression et de température, c'est-à-dire p=f(T).

Encyclopédie physique

0 et, selon l'équation de Clapeyron, la dérivée dp/dT Densité de l'eau - в = 1 g/cm3, densité de la glace - l = 1,091 g/cm3, poids moléculaire eau - M = 18 g/mol. Cela est dû au fait que le désordre (dont la mesure est l'entropie) augmente lors de la transition du solide au solide. état liquide pas aussi fort que lors du passage à l'état gazeux. En résumé, nous pouvons dire que dans la nature, il existe un certain rapport de température et de pression auquel une substance peut exister simultanément dans trois états.

TRIPLE POINT - un état de coexistence d'équilibre. Point triple - Types typiques de diagrammes de phases. Pour le CO2, par exemple, Tt = 216,6 K, RT = 5,16 105 N/m2, pour T. t. eau - basique. point de référence abs. thermodynamique Après tout, dans une bouteille d'eau à la température et à la pression du point triple, il peut y avoir de l'eau dans tous les états simultanément. Le point triple de l'eau est caractérisé par un certain ensemble de paramètres de pression et de température, il peut donc parfois être utilisé comme « point de référence » - c'est-à-dire un point de référence, par exemple, pour calibrer des instruments.

La question des modalités de mise en œuvre des référentiels est constamment débattue au conférences internationales et est discutée dans les documents du KKT en particulier, les méthodes ont été présentées de manière plus complète dans la revue préparée par RG1/KKT et publiée dans la revue « Metrology » : B. W. Mangum, P. Bloembergen, M. V. Chattle, B. Fellmuth, P. Marcarino. Métrologie 36 (1999). DANS cette rubrique des recommandations pour la mise en œuvre de transitions de phase, qui peuvent être utiles aux vérificateurs lorsqu'ils travaillent avec des ampoules de points de référence.

Point d'eau triple (273,16 K)

Point d'eau triple – le plus simple à mettre en œuvre point de référence. Pour le stocker et le reproduire, on peut utiliser un thermostat ou un flacon de Dewar rempli d'un mélange de glace pilée et d'eau. Des thermostats spéciaux ont également été développés pour stocker les récipients à eau à triple point et les maintenir en état de fonctionnement. longue durée.

Caractéristiques de mise en œuvre avec la plus grande précision : Il est recommandé de commencer les mesures un jour après la préparation du manteau de glace. Il est nécessaire d'éliminer la lumière de sources externes sur le récipient et le thermomètre (pour éviter l'apport de chaleur par rayonnement). Pour ce faire, il est recommandé de recouvrir le thermomètre d'un tissu épais. La profondeur d'immersion dépend du type de thermomètre. Pour les thermomètres en platine standards d'un diamètre de 5 à 7 mm, elle est d'au moins 15 cm.

La préparation d’un manteau de glace peut se faire de plusieurs manières. Le plus courant et moyen rapide- à l'aide d'azote liquide et de tiges métalliques. La tige plonge dans azote liquide, puis dans le canal d'eau triple point rempli d'alcool pur. La procédure est répétée jusqu'à ce qu'un manteau de glace d'au moins 1 cm d'épaisseur se forme sur les parois du canal. Une autre méthode consiste à remplir le canal de neige carbonique finement broyée. Un manteau de glace peut également se former en refroidissant l’eau. Le navire à triple point est immergé dans un mélange de glace et sel de table, ayant une température d'environ -10 °C. Après 20 minutes. le récipient est retiré du mélange et secoué. Dans ce cas, on peut observer une image impressionnante de la formation rapide de glace cellulaire dans tout le volume d'eau, qui forme ensuite un manteau de glace normal autour du canal. Cette méthode est désormais mise en œuvre dans certains thermostats spéciaux pour la mise en œuvre de points de référence. Avant de commencer les mesures en un point donné, il est nécessaire de s’assurer que le manteau de glace peut tourner librement autour du canal. Si cela ne se produit pas, il est recommandé d'insérer une tige d'aluminium ou de verre à température ambiante dans le canal pendant quelques secondes, puis de revérifier la rotation du manteau. Le canal est généralement rempli eau propre. Si un espace important se forme entre les parois du canal et le thermomètre, il est recommandé d'utiliser des bagues métalliques de remplissage d'une longueur égal à la longueur élément sensible thermomètre.

Mise en place de repères métalliques

Les principes de réalisation des températures de fusion et de solidification des métaux sont décrits plus en détail dans la section

Deux conditions pour obtenir des sites de fusion et de solidification des métaux de haute qualité : 1. Utiliser du métal haute pureté et éviter la contamination du métal lors de la fusion dans le creuset ; 2. Assurer l'uniformité du champ de température dans le four sur toute la longueur du creuset.

Pour calibrer le PTS avec une précision maximale, il est nécessaire d'utiliser des métaux d'une pureté d'au moins 99,9999 %. Dans ce cas, la température réalisée par la pointe (jusqu'à 420 °C) ne différera pas de plus de 0,1 à 0,2 mK de la température d'un métal idéalement pur. L'écart de la température du point de référence par rapport à la valeur ITS-90 dépend du type d'impureté et de son interaction avec un métal spécifique. L'évaluation montre que si un métal d'une pureté de 99,999 % est utilisé, alors pour les points Al, Ag, Au, Cu l'écart sera de plusieurs mK. (extrait du document " Informations Complémentairesà l'échelle ITS-90"). L'influence des impuretés sur la température des points de référence est étudiée en détail dans l'ouvrage : B. Fellmuth et KD Hill, Metrologia 43 (2006).(site Internet www.bipm.org)

Recommandation KKT - la différence de température sur la longueur du creuset pour les ampoules de référence de solidification métallique à une température proche du point de référence ne doit pas dépasser 10 mK. Plus la température est élevée, plus il est difficile d'assurer l'uniformité du champ de température dans le four. Pour les points supérieurs à Al, la plupart des laboratoires dépositaires d’étalons primaires utilisent des caloducs.

Point triple de mercure

Les cellules scellées en acier inoxydable sont considérées comme les plus fiables et les plus faciles à utiliser. Pour réaliser la température du point triple, il est recommandé d'utiliser un thermostat liquide avec un bon mélange et une haute reproductibilité de la température réglée. Le moyen le plus simple d’obtenir une plateforme de température consiste à faire fondre le mercure solidifié. La solidification est obtenue soit en refroidissant la cellule dans un thermostat à une température d'environ -42°C, soit en immergeant une tige de refroidissement spéciale (refroidisseur à immersion) dans le canal. La fusion est obtenue en augmentant progressivement la température dans le thermostat et en la régulant à une valeur proche du point de référence. Pour améliorer la qualité du site et former une couche de métal liquide autour du canal, il est recommandé d'immerger une tige chaude dans le canal avant de commencer les mesures. Un bon thermostat liquide rempli d'alcool vous permettra d'obtenir facilement une durée de transition de phase de 10 heures ou plus.

Point de fusion du gallium (29,7646 °C)

Le point de fusion du gallium est l’un des points de température les plus stables et hautement reproductibles du MTSh-90. La reproductibilité de la température de fusion du gallium dans de bons thermostats atteint ±0,2 mK ou mieux. Parfois, dans des publications scientifiques, il est proposé d'utiliser ce point à la place du point triple de l'eau pour calculer les résistances relatives des thermomètres à résistance de platine de référence. Le point de fusion du gallium peut être réalisé dans des thermostats liquides ou solides avec un champ de température uniforme. La température du thermostat est réglée à une valeur supérieure de 1,5 à 2 °C à la température de référence. Au moment où le thermomètre de contrôle dans le canal enregistre le début de la fusion, une tige chauffée à environ 40 °C ou un radiateur fin spécial d'une puissance d'environ 10 W est insérée dans le canal et maintenue dans le canal pendant environ 20 minutes. . Cela crée une fine couche de métal en fusion autour du canal et produit une zone de fusion plus plate.

Point de solidification de l'étain (231,928 °C)

Une caractéristique du point de solidification de l'étain est la surfusion profonde de l'étain avant le début de la solidification. Par conséquent, des mesures spéciales doivent être prises pour mettre en œuvre la surfusion et retirer le métal de l’état de surfusion. La méthode la plus courante est la suivante : l'étain est fondu et surchauffé à une température de 5 °C au-dessus du point de référence, maintenu à cette température pendant 10 à 15 heures, après quoi le réglage du contrôleur passe à une valeur de température de 0,5 à 1 °C en dessous. le point de référence et le refroidissement du métal commencent ; une fois que la température enregistrée par le thermomètre de contrôle dans le canal de la cellule atteint la température de solidification, la cellule est retirée du four vers l'air et le processus de surfusion et d'élévation spontanée de la température du métal (recalescence) est surveillé à l'aide du thermomètre de contrôle ; la cellule est replongée dans le four ; Deux bâtonnets à température ambiante sont insérés successivement dans le canal pendant deux minutes. Après cela, vous pouvez commencer à mesurer. Pour le niveau des étalons de travail et des thermomètres de référence, des techniques de solidification simplifiées peuvent être utilisées. Pour obtenir un site de solidification en un jour ouvrable, vous pouvez surchauffer l'étain de 10 à 15 °C au-dessus de la température du point et le maintenir à cette température pendant 1 heure si les exigences relatives à l'incertitude élargie de l'étalonnage PTS ne dépassent pas 2 mK. , et le four a un champ de température uniforme, vous pouvez alors également travailler avec succès sur le site de fusion. Dans certaines cellules, la surfusion n'atteint que 2 à 3 °C ; dans ce cas, pour obtenir un site de solidification, il est possible de ne pas retirer la cellule du four, mais de réduire la température du four de 5 à 7 °C, et ensuite recalescence, élever la température à une valeur proche de la température du point de référence . La condition la plus importante, et généralement la plus difficile à remplir, pour la mise en œuvre de haute qualité de la pointe d'étain (ainsi que d'autres points de solidification des métaux) est l'uniformité du champ de température sur toute la longueur du creuset avec le métal. .

Le processus de solidification de l’étain est décrit en détail dans la monographie suivante : G. F. Strouse et N. P. Moiseeva, publication spéciale NIST 260-138 (1999).

Points de solidification de l'indium (156,5985 °C), du zinc (419,527 °C), de l'aluminium (660,323 °C), de l'argent (961,78 °C)

La méthode de mise en œuvre de ces points est quasiment identique, car La surfusion des métaux n’est pas géniale. Le principe de base pour obtenir des sites de solidification de haute qualité est d'assurer une grande uniformité du champ de température dans le creuset. (Il est à noter qu'une différence de température de plusieurs degrés dans le creuset est très dangereuse, car elle peut conduire à la destruction de l'ampoule, puisque la couche de métal en fusion au fond du creuset n'a pas la possibilité de se dilater vers le haut si couche supérieure est encore à l'état solide. En conséquence, le métal s'infiltre à travers le graphite.) La technique proposée par le CCT est la suivante : le métal est fondu lentement, surchauffé après fusion de 5 K et maintenu dans le four pendant 10 à 15 heures ; la température du four est réglée à une valeur 2-3 °C en dessous du point de solidification, et lorsque l'on observe une surfusion et une recalescence sur le thermomètre de contrôle, le thermomètre est retiré du creuset et de deux tiges de quartz (ou de céramique), initialement à température ambiante , sont insérés alternativement dans le canal. Chaque tige est maintenue dans le canal pendant 2 minutes. Cela favorise la formation d'une fine couche de métal solidifié, c'est-à-dire la deuxième limite de phase, qui « thermostatise » le thermomètre, stabilise la progression de la solidification et « corrige » dans une certaine mesure l’irrégularité du champ de température le long de l’élément sensible du thermomètre. Pour obtenir la durée maximale du processus de solidification, la température dans le four est augmentée jusqu'à une valeur de 0,5 à 1 K en dessous du point de référence. Après cela, il est possible d'effectuer un étalonnage séquentiel des thermomètres de référence, et pour augmenter la durée de la période, il est recommandé de réchauffer les thermomètres avant de les insérer dans l'ampoule.

Les recommandations décrites ci-dessus concernent principalement les mesures au niveau de précision de référence, pour lesquelles une incertitude élargie ne dépassant pas 1 à 2 mK est requise. Les cellules des points de référence dans les installations de référence sont en quartz et, pour le primaire normes de l'État- il s'agit de cellules de type « ouvertes » à pression réglable ; pour les étalons de travail, il s'agit en règle générale de cellules de type « fermées » (ampoules de quartz scellées). Actuellement, de plus en plus d'installations apparaissent pour la mise en œuvre de points de référence MTSh-90, utilisés pour l'étalonnage des étalons secondaires et des thermomètres de référence. Dans de telles installations, des cellules de conception la plus fiable peuvent être utilisées : un creuset en graphite avec du métal est placé dans un boîtier métallique scellé. Il convient également de noter que pour obtenir une incertitude élargie au niveau de 3 à 5 mK, des plates-formes de fusion peuvent être utilisées pour les métaux de haute pureté dans des fours à champ de température uniforme.

Plus informations détaillées sur la mise en œuvre des points de référence ITS-90 est décrite dans la section

Méthode de comparaison c'est-à-dire des mesures d'un certain nombre de débits qui sont reproduites dans des installations de mesure de débit exemplaires situées à LO VNIIM (Département Lomonossov de l'Institut panrusse de recherche en métrologie du nom de D.I. Mendeleïev). valeurs connues le débit est la principale erreur du canal de mesure.

Une méthode pour comparer le canal de mesure en cours de vérification et un dispositif de mesure de débit standard lors de la mesure des mêmes débits. La différence entre leurs lectures lors de la mesure des débits détermine l'erreur du canal à vérifier.

1. Thermocouples, caractéristiques des paires de matériaux, thermocouples à film, y compris ceux réalisés selon la technologie du microsilicium.

2. Thermomètres à résistance, matériaux, types d'exécution, valeurs nominales, schémas électriques inclusions.

3. Thermistances, matériaux, paramètres, valeurs nominales, conceptions.

4. Étalonnage (certification) et vérification des instruments de mesure de température.

5. Autres convertisseurs de température :

- TP à fibre optique,

Pyromètres,

Imageurs thermiques.

2. MOYENS DE MESURE DE LA TEMPÉRATURE :

1. MPTS – 90. Échelle Kelvin et échelle Celsius. Le zéro en C correspond au point triple de l'eau 00 C → 273,160 K.

De plus, il existe des points de référence de température :

Gallium à point de fusion Étain à point de fusion -

Points de solidification de l'indium (156,5985 °C), du zinc (419,527 °C), de l'aluminium (660,323 °C), de l'argent (961,78 °C)

Point de référence.

Les points de référence sont les points sur lesquels se base l'échelle de mesure.

La pratique internationale échelle de température. Les points de référence sur l'échelle Celsius sont le point de congélation (0°C) et le point d'ébullition de l'eau (100°C) au niveau de la mer.

Triple point d'eau.

Triple volume d'eau-des valeurs strictement définies de température et de pression auxquelles l'eau peut exister simultanément et en équilibre dans la forme de trois phases - solide, liquide et états gazeux. Le point triple de l'eau est une température de 273,16 K et une pression de 611,657 Pa.

Le point triple de l’eau est le point de référence le plus simple à mettre en œuvre. Pour le stocker et le reproduire, on peut utiliser un thermostat ou un flacon de Dewar rempli d'un mélange de glace pilée et d'eau. Des thermostats spéciaux ont également été développés pour stocker les récipients à eau à triple point et les maintenir en état de fonctionnement pendant une longue période.

Caractéristiques de mise en œuvre avec la plus grande précision : Il est recommandé de commencer les mesures un jour après la préparation de la glace

manteau. Il est nécessaire d'empêcher la lumière provenant de sources externes de pénétrer dans le récipient et le thermomètre (pour éviter l'apport de chaleur par rayonnement). Pour ce faire, il est recommandé de recouvrir le thermomètre d'un tissu épais. La profondeur d'immersion dépend du type de thermomètre. Pour les thermomètres en platine standards d'un diamètre de 5 à 7 mm, elle est d'au moins 15 cm.

Triple point d'eau.

Comme le montrent les paramètres du point triple de l'eau, dans des conditions normales, la coexistence à l'équilibre de la glace, de la vapeur d'eau et de l'eau liquide est impossible. Cette circonstance semble contredire les observations quotidiennes : la glace, l'eau et la vapeur sont souvent observées simultanément. Mais il n'y a pas de contradiction : les états observés sont loin de l'équilibre thermodynamique et ne sont réalisés en pratique qu'en raison des limitations cinétiques des transitions de phase. Le point triple de l'eau est caractérisé par un certain ensemble de paramètres de pression et de température, il peut donc parfois être utilisé comme « point de référence » - c'est-à-dire un point de référence, par exemple, pour calibrer des instruments.