Следует принять меры предосторожности, чтобы избежать прямого излучения по. капилляру в полость и чтобы на всем своем протяжении от полости до манометра капилляр имел болеё высокую температуру, чем температура на поверхности жидкого водорода в полости.
Измерения заключаются в сравнении показаний конденсационного термометра, сконструированного указанным образом, и платиновых термометров сопротивления, смонтированных в плотно пригнанных гнездах, высверленных в металлическом блоке и расположенных как можно ближе к полости.
Правильность измерений можно проверить, показав, что полученные значения не зависят от отношения объема жидкого водорода к объему пара в полости.
Точка /кипения неона
Точка кипения неона может быть реализована способом, подобным описанному для водорода. Нормальный изотопный состав неона: '0,0026 моля 21Ne и 0,088 моля 22Ne на 0,909 моля 20Ne.
Тройная точка и точка .кипения кислорода
Тройная точка и точка кипения кислорода могут быть реализованы способом. подобным описанному для водорода. Особенно следует позаботиться о чистоте кислорода в конденсационном термометре. Кислород является доста-, точно чистым, когда нормальная точка кипения остается постоянной при неоднократной откачке его паров.
Точка кипения воды
Температуру равновесия меиіду жидкой водой и ее паром обычно реализуют динамическим методом: термометр погружают в .насыщенные пары воды. Для эталонных работ рекомендуется использовать закрытые системы,. в которых кипятильник и манометр соединены с маностатом, наполненным воздухом или, предпочтительнее, гелием.
Кипятильник должен быть сконструирован так, чтобы избежать загрязнений воды. Термометр необходимо защитить от излучений тех деталей аппаратуры, температура которых отлична от точки кипения. Если температура равновесия достигнута, то, после приведения результатов измерения к постоянному давлению, полученное значение температуры не будет зависеть от продолжительности измерений скорости подачи тепла в кипятильник и глубины погружения термометра.
іЛзменение содержания дейтерия в воде вызывает изменение температуры кипения воды в том же направлении, что и для тройной точки воды, но примерно в три раза, меньше.
і
Точка затвердевания олова и цинка
Температуры затвердевания могут быть реализованы с очень высокой воспроизводимостью наблюдением за горизонтальной частью кривой «температура — время», характеризуют,ей медленное затвердевание очень «истых металлов
.І
Для плавления и затвердевания олова и цинка можно использовать тигель из очень, чистого искусственного графита (99,999% по массовой- доле) диаметром около 5 см, с осевым колодцем для термометра. Глубина погружения термометра в металл должна быть достаточной для устранения влияния теплопередачи по проводам термометра на температуру его чувствительного элемента. Удобно держать тигель с металлом в пирексовой или кварцевой пробирке в инертной атмосфере и нагревать его в печи с металлическим блоком.
Процедура охлаждения металла при определении точки затвердевания должна быть такой, чтобы чувствительный элемент термометра имел возможно лучший тепловой контакт с поверхностью раздела твердой и жидкой фаз металла и находился с ней в тепловом равновесии. Вскоре после начала кристаллизации должна появиться или твердая оболочка, оформившаяся на стенках тигля, или твердая корка вокруг колодца для термометра. ,
Температура равновесия между твердым и жидким металлом слегка изменяется в зависимости от давления в соответствии в табл. 1 настоящего приложения. ,
Олово высокой чистоты- (составляющей 99,9999% по массовой доле) при охлаждении из жидкого состояния переохлаждается на 20—ЗОК перед затвердеванием. Точка затвердевания олова может быть успешно реализована по следующей методике (при этом, удается избежать избыточного переохлаждения печи). Начиная с того момента, когда температура превысила температуру точки затвердевания на несколько кельвинов, печь медленно охлаждают со скоростью примерно 0.1 К./мин до тех пор, пока расплавленный металл не достигнет температуры плавления. Затем, пробирку с тиглем, содержащим расплав, и контрольный термометр .сопротивления либо перемещают к верхнему^ краю печи, либо полностью удаляют из печи. 1В обоих случаях образец быстро охлаждается. При обнаружении быстрого понижения температуры, что указывает на кристаллизацию, пробирку с тиглем тут же погружают в печь, которая все еще медленно охлаждается. В течение медленно протекающего процесса затвердевания реализуется характерная кривая охлаждения для металла высокой чистоты, имеющая температурную площадку. Воспроизводимость этого плоского участка для конкретного образца не хуже ±0,1 мК за определенное время, зависящее от скорости охлаждения печи. ,
Способ реализации точки затвердевания цинка высокой чистоты (99,9999% по Массовой доле) несколько отличен от описанного, поскольку цинк переохлаждаете^ незначительно. Тонкий слой твердого металла образуется в центральном колодце для термометра, если удалить термометр. Когда расплавленный металл достигнет температуры плавления, охладить его до комнатной температуры и вставить на место или предварительно вставить на его место кварцевый стержень приблизительно на 30 с перед тем как вернуть дермометр обратно.
Критерием достаточной чистоты образца цинка или олова является то, что значение температуры, соответствующее плоскому участку кривой плавления, меняется не более Чем на 1 мК.
Точки затвердевания серебра и золота
Температуру равновесия между жидкой и твердой фазами серебра и золота реализуют в закрытых тиглях либо из очень чистого искусственного Графита, либо из плавленного кварца. Если тигель графитовый, рекомендуется предотвратить доступ воздуха к нему во избежание окисления графита.
Расплавленное серебро должно быть защищено,, чтобы не допустить растворения в нем кислорода, вызывающего понижение точки затвердевания.
Слиток металла необходимо цагреть до однородной температуры, на несколько кельвинов превышающей температуру точки плавления металла, и затем медленно охладить.Термоэлектрический термометр, подлежащий эталонированию, помещенный в защитную трубку из подходящего огнеупорного материала, с огнеупорными изоляторами, разделяющими оба электрода, погружают в расплавленный металл, которому затем дают остыть. Глубина погружения термоэлектрического термометра в металл должна быть достаточной, чтобы исключить теплопередачу по электродам.
Достигнута ли температура равновесия, можно проверите по следующим признакам: электродвижущая сила термоэлектрического термометра не должна зависеть от небольших изменений глубины погружения в расплавленный металл во время последовательных охлаждений и должна оставаться постоянной не менее 5 мин во время одного охлаждения. •
Чтобы использовать точку затвердевания золота в качестве реперной для области шкалы, определяемой в соответствии с законами излучения, необходимо иметь черное тело. Для его реализации тигель, содержащий золото, должен быть изменен таким образом, чтобы обеспечить погружение излучателя, имеющего однородную температуру, в золото. Черное тело легче осуществить, если излучатель изготовлен из материала, обладающего высокой излучательной способностью. Для этой цели очень подходит графит. . •
Вторичные р^Иерные (постоянные! точки
Наряду с основными реперными точками МПТШ—68 имеются и другие реперные точки. Некоторые из них и их температуры по МПТШ—68 указаны в габл. 2 настоящего приложения. За исключением температур тройных точек и температур, вычисляемых по уравнениям, определяющим зависимость давления паров от температуры, остальные являются температурами равновесия системы при давлении, равном 101,325 кПа (760 мм рт. ст.).
Таблица 1
Температура точек затвердевания металлов в зависимости от давления
|
В Металл |
Точка затвердевания, °С, при давлении 101,325 кПа (760 мм рт. ст.) |
Коэффициент давления |
|
|
К/мм рт. ст. |
К/см жидкости |
||
|
Ртуть |
—38,862 |
+0,0000071 |
+0,000071 |
|
Индий |
156,634 |
+•0,0000064 |
+ 0,000033 - - |
|
Олово |
231,9681 |
+0,0000043 |
+0,000022 |
|
Висмут |
271,442 |
—0,0000046 |
—0,000034 |
|
Кадмий |
321„108 |
+0,001001082 |
+0,000048 |
|
Свинец |
3127,502 |
+0,0000105 |
+ 0,000082 - |
|
Цинк |
419,58 |
+ 0,0000057 |
+0,000027 |
|
Сурьма |
630,74 |
+0,0000001 |
+0,000005 |
|
Примечание. 1 |
К/мм рт. ст.— 7,5- |
10~3 К/Па. ' |
|
Таблица 2
Вторичные реперные (постоянные) точки
|
Состояние фазового равновесия |
1 . і / Температура, К (°С). |
|
Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами нормального водорода (тройная трчка нормального водорода) |
13,956 (—259,194) |
|
Равновесие между жидкой и парообразной фазами нормального водорода (точка кипения нормального водорода) о В , где Л = 1-734791; В = —44,62368 К; С = 0,0231869 К~‘; £ = —0,0000480'17 К'2 для интервала температур £т 13,956 до 30 К |
20,397 (—252,753) |
|
Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами неОна (тройная точка неона) |
24,555 (—248,595) |
|
Равновесие между жидкой и парообразной фазами неона где л = 4,61152; В = — 106,3851 К; С = —0,0368331 К-'; 0 = 4,24892- 10-4К-2 для .интервала температур от 24,555 до 40 К |
27,102 (—246,048) |
|
Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами азота (тройная точка азота) |
63,,148 (-210,002) |
|
Равновесие между жидкой и парообразной фазами азота (точка кипения азота) р В Т + Clg^+DT+BTb где 4 = 5,893139; В = —404,13105 К; С= —2,3749; D = —0,0142505 К-*; £=726342-10-« Л-2 для интервала температур от 63,148 до 84 К |
77,348 (—195,802) 4 |
Продолжение
|
Состояние фазового равновесия |
Температура, К (°С) |
|
Равновесие между жидкой и парообразной фазами кислорода р В Т ’ 1g Pq, т + c,g Го +О7'+£Т2, где 4 = 5,961646; В = —467,45576 К; С=—1,664512; D = ~ 0,01321301 К-1; £ = —50,8041 • 10-в К"2 • для интервала температур от 54,361 до 94К |
90,188 (—182,962) |
|
Равновесие между твердой и парообразной фазами двуокиси углерода (точка возгонки двуокиси углерода) 194,674+1,2.264 |——1| — L ро / / р VI —9,151——1 Ро 11 для интервала температур от 194 до 195К |
194,674 (—78,476) |
|
Равновесие между твердрй и жидкой фазами ртути (точка затвердевания ртути) |
1 234,288 (—38,862) |
|
Равновесие между льдом и насыщенной воздухом водой (точка таяния льда) |
273,15 (0) |
|
Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами феноксибензола (дифенилового эфира) (тройная точка феноксибензола) |
300,02 (26,87) |
|
Равновесие между твердой, жидкой и парообразной фазами ^бензойной кислоты (тройная точка бензойной кислоты)4 |
395,52 (122,37) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами индия (точка затвердевания индия) |
429,784 (156,634) |
|
'Равновесие между твердой и жидкой фазами висмута (точка затвердевания висмута) |
544,592 (271,422) |
|
Равновесие между твердой и Жидкой фазами кадмия (точка затвердевания кадмия) |
594,258 (321,108) |
Продолжение-
|
Состояние фазового равновесия |
Температура, К (°С) |
|
■“ ■" " 1 1 1 1 Равновесие между -твердой и ' жидкой фазами свинца (точка затвердевания свинца) |
600,652 (3127,502) |
|
Равновесие между жидкой и парообразной фазами ртути (точка кипенйя ртути) t = Г 356,66 + 55,552 1— И — L ро •. / • / р , V / р Л3! —23,03 -^-4+14,-0 ——1 Р6 / Ро / J для р- от 90- 103 до .104 • 103 -Па |
629,8(1, (356,66) •м |
|
Равновесие между жидкой и парообразной фазами серы (точка кипения серы) t= 444,674+66, 010./—~Ч — L Ро 1 ' /р ,2/ р 1уп —27.48 ——1 1+19,14 I—1! . Ро 1 Ро / J для р от 90- • 10-’ до 104- 103 Па |
♦ . 717,824 (444,674) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами медь-алюминиевой эвтектики |
801,38 (548,23) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами сурьмы (точка затвердевания сурьмы) |
903,89 (630,74) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами алюминия1 (точка затвердевания алюминия) |
933,512 (660,37) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами меди (точка затвердевания меди) |
1357,6 (1084*5) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами никеля (точка затвердевания никеля) |
1728 (1455) |
|
— , - - Равновесие между твердой и жидкой фазами кобальта (точка затвердевания кобальта) |
1767 (1494) |
|
Равновесие между твердой, и жидкой фазами палладия (точка затвердевания палладия) |
1827 (1554) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами платины (точка затвердевания платины) |
2045 (1772) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами родия (точка затвердевания родия) |
2236 (1963) |
|
Равновесие между твердой и ж-идкой ф^ами иридия (точка затвердевания иридия) |
2720 (2447) |
|
Равновесие между твердой и жидкой фазами вольфрама (температура плавления вольфрама) |
3660 (3387) |
