Государственный первичный эталон единицы температуры ‒ кельвина в диапазоне от 0,3 до 273,16 К ГЭТ 35
Эталон создан во ВНИИФТРИ (1972–1990 гг.), утвержден Госстандартом СССР в 1991 г. Переутвержден несколько раз по мере введения в эталон новых технических средств. Последнее переутверждение проведено в 2026 г. (ГЭТ 35-2026).
Важным этапом развития эталона было введение в эталон установок для измерения термодинамической температуры в диапазонах от 79 до 273,16 К и от 4,2 до 80 К акустическим методом, а также аппаратуры шумовой термометрии для измерения термодинамической температуры в диапазоне от 0,3 до 5 К. Это позволило воспроизводить единицу температуры во всем температурном диапазоне эталона первичными методами в соответствии с действующим определением единицы температуры – кельвина, основанном на фиксированном значении постоянной Больцмана, которое было принято на 26-м заседании Генеральной конференции по мерам и весам.
Состав государственного первичного эталона единицы температуры ‒ кельвина в диапазоне от 0,3 до 273,16 К ГЭТ 35 ‒ 2026
установка для абсолютного измерения термодинамической температуры в диапазоне от 268,16 до 273,16 К;
установка для измерения термодинамической температуры в диапазоне от 79 до 273,16 К акустическим методом;
установка для измерения термодинамической температуры в диапазоне от 4,2 до 80 К акустическим методом;
аппаратура шумовой термометрии для измерения термодинамической температуры в диапазоне от 0,3 до 5 К;
аппаратура для реализации реперных точек шкалы МТШ-90 в диапазоне от 24,5 до 273,16 К:
набор ячеек тройных точек газов и ртути для капсульных термометров сопротивления (Ne, O2, Ar, Hg);
криостат-вставка КВ № 2 для реализации реперных точек и калибровки капсульных термометров сопротивления;
ампулы тройной точки воды (3 шт.);
устройства для реализации тройных точек Ar УРТТА и Hg УРТТР для стержневых платиновых термометров сопротивления;
термостаты переливные прецизионные ТПП-1.1 ТТВ (для реализации тройной точки воды) и ТПП-1.3 (для реализации тройной точки ртути).
аппаратура контактной термометрии в диапазоне от 0,3 до 273,16 К:
криостат-вставка КВ № 1 для калибровки термометров сопротивления в диапазоне от 0,3 до 273,16 К;
набор эталонных термометров сопротивления ТСПН-5 (4 шт.), ТСРЖН-1 (2 шт.), 5187 W (2 шт.), ТСРЖН-Э (2 шт.), ТСРЖН-М (2 шт.);
криостат сравнения для диапазона температур от 0,3 до 0,8 К.
аппаратура для прецизионного измерения сопротивления:
эталонные меры сопротивления фирмы Tinsley с номинальными значениями сопротивлений 1, 10, 25 и 100 Ом;
эталонные меры сопротивления МС 3050М с номиналами значениями сопротивлений 50 и 1000 Ом;
мост переменного тока F18;
мост постоянного тока MI6020T;
термостат эталонных мер прецизионный ТЭМП-2 (4 шт.).
Показатели точности эталона
ГЭТ 35 в диапазоне от 0,3 до 0,8 К воспроизводит единицу температуры ‒ кельвин по шкале ПНТШ-2000, со следующими показателями точности:
СКО результата измерений S и стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А uA:
S = uA = (0,1 -0,3) мК (при 10-ти независимых измерениях);
НСП Θ: Θ = (0,3 -1,0) мК;
стандартная неопределенность, оцениваемая по типу В, uB:
uB = (0,12 -0,41) мК.
ГЭТ 35 в реперных шкалы МТШ-90 воспроизводит единицу температуры ‒ кельвин в соответствии с МТШ-90 со следующими показателями точности:
В тройной точке неона (24,5561 К):
S = uA = 0,11 мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = 0,2 мК;
uB = 0,082 мК.
В тройной точке кислорода (54,3584 К):
S = uA = 0,11 мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = 0,2 мК;
uB = 0,082 мК.
В тройной точке аргона (83,8058 К):
S = uA = 0,11 мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = 0,22 мК;
uB = 0,091 мК.
В тройной точке ртути (234,3156 К):
S = uA = 0,12 мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = 0,23 мК;
uB = 0,095 мК.
В тройной точке воды (273,16 К):
S = uA = 0,022 мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = 0,049 мК;
uB = 0,02 мК.
ГЭТ 35 в диапазоне от 0,8 до 273,16 К воспроизводит единицу температуры ‒ кельвин в соответствии с МТШ-90 со следующими показателями точности:
S = uA = (0,1 -0,2) мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = (0,2 -0,5) мК;
uB = (0,082 -0,21) мК.
ГЭТ 35 в диапазоне от 0,3 до 5 К обеспечивает воспроизведение единицы термодинамической температуры в соответствии с определением кельвина, зафиксированном резолюцией 1 на 26-ой Генеральной конференции по мерам и весам (далее ‒ ГКМВ), со следующими показателями точности:
S = uA = (0,15 -0,3) мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = (1,5 -3,67) мК;
uB = (0,45 -1,48) мК.
ГЭТ 35 в диапазоне от 5 до 273,16 К обеспечивает воспроизведение единицы термодинамической температуры в соответствии с определением кельвина, зафиксированном резолюцией 1 на 26-ой ГКМВ со следующими показателями точности:
S = uA = (0,12 -0,3) мК (при 10-ти независимых измерениях);
Θ = (2,4 -0,72) мК;
uB = (0,97 -0,3) мК.
Историческая справка
Лаборатория низких температур была создана в 1947 г. в МГИМИП по инициативе П. Л. Капицы. Ее создание было продиктовано возросшими потребностями бурно развивавшихся в тот период в нашей стране исследований в области ядерной физики и физики конденсированных состояний (низких температур). Поскольку к этому времени стало ясно, что одному Институту физических проблем АН СССР не справиться с решением всех аспектов проблемы низкотемпературных исследований, решено было создать отдельную лабораторию в системе Госстандарта, возложив на нее задачу измерения низких температур и исследования свойств веществ при низких температурах.
Первым руководителем лаборатории был назначен П. Г. Стрелков, в дальнейшем член-корреспондент АН СССР, директор Института теплофизики Сибирского отделения АН СССР.
В 1948 г. была принята Международная температурная шкала (МТШ). Перед лабораторией встала задача воспроизводить МТШ-48, а также создать национальную температурную шкалу в области ниже точки кипения кислорода. Для этих целей потребовалась разработка газового термометра для воспроизведения температурной шкалы, а в качестве ее носителя платинового термометра сопротивления.
В 1955 г. по инициативе П. Г. Стрелкова Лаборатория низких температур вошла в состав ВНИИФТРИ.
К 1968 г. лаборатория завершила работы по созданию основ Международной практической температурной шкалы (МПТШ-68) в диапазоне 10-90 К, в том числе реализованы реперные точки шкалы по зависимости температуры кипения неона, водорода, кислорода. Одновременно были разработаны новые термометры типа ТСПН-1. Шкала была установлена и принята Консультативным комитетом по термометрии (ККТ) МКМВ. Таким образом, ВНИИФТРИ стал одним из создателей МПТШ-68.
Проблема физики конденсированного состояния, сформулированная П. Л. Капицей, потребовала создания низкотемпературных средств измерения теплофизических величин (теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), теплопроводности). Первые такие приборы для измерения теплоемкости ТКЛР были разработаны П. Г. Стрелковым. Они стали выпускаться Опытным производством ВНИИФТРИ.
В дальнейшем исследования теплофизических свойств веществ и материалов были продолжены, поскольку знание этих свойств было необходимо при создании газового термометра (1970 — 1982 гг.). В результате этих исследований были созданы государственные специальные эталоны теплоемкости (Н. П. Рыбкин), теплопроводности (К. В. Кури ленок, В. И. Свириденко), эталон ТКЛР (Я. С. Агранович).
Значительная часть работ по исследованию конструкционных материалов и морозостойкости бетонов выполнена в подразделении под руководством И. И. Лифанова. Важное значение имел большой объем работ, выполненный В. А. Медведевым и В. М. Малышевым, по созданию автоматизированных средств измерения теплофизических величин, необходимых при исследовании конструкционных материалов для космических целей.