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Physikalisch-Technische Bundesanstalt

FachabteilungenAbt. 7 Temperatur und Synchrotronstrahlung 7.4 Temperatur7.43 Grundlagen der Thermometrie > Neubestimmung der Boltzmann-Konstante
Neubestimmung der Boltzmann-Konstante k für die Neudefinition der Basiseinheit Kelvin

Die gegenwärtige Definition der Basiseinheit Kelvin basiert auf dem Wassertripelpunkt. Eine Basiseinheit auf der Grundlage einer Materialeigenschaft zu definieren ist aber nicht der Idealzustand. Wünschenswert wäre vielmehr eine Definition, die universeller und damit zuverlässiger ist, wie es bei anderen Einheiten bereits realisiert wurde. Die Festlegung der Boltzmann-Konstante k, dem Konversionsfaktor zwischen thermischer und mechanischer Energie, wäre eine solche Definition. Diese unabhängige Definition der Temperatureinheit ist derzeit nur deshalb noch nicht erfolgt, weil die Boltzmann-Konstante k, nicht mit einer Unsicherheit (z. Zt. realisiert urel = 1,7 x 106) bestimmt werden kann, die der Unsicherheit der Darstellung des Wassertripelpunktes gleichkommt. Zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante ist es notwendig, Primärthermometrie am Wassertripelpunkt durchzuführen, d. h. Thermometer zu verwenden, für die der Zusammenhang zwischen ihrer Anzeige und der thermodynamischen Temperatur mit genügender Genauigkeit theoretisch beschrieben werden kann. Die Präzisionsbestimmung der Boltzmann-Konstante ist damit eine zentrale Aufgabe für die Weiterentwicklung des Internationalen Einheitensystems.

In der PTB Berlin fanden der erste und zweite internationale Wokshop zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante k statt. Es war gelungen, Vertreter der weltweit führenden Institute als Vortragende zu gewinnen. Das war die Grundlage für eine umfassende Diskussion der Fortschritte den Gebieten der Gasthermometrie mit unterschiedlichen Verfahren und Thermometrie auf der Basis von Spektrallinien der Doppler-Verbreiterung. Die PTB konnte über eine wesentliche Verringerung der Unsicherheit bei der Dielektrizitätskonstanten-Gasthermometrie berichten und die gestarteten Anstrengungen zur Verbesserung der Druckmessung bis 7 MPa vorstellen. Die erreichte deutliche Ausweitung der internationalen Kooperation ist angesichts der Bedeutung der Bestimmung von k für die Neudefinition der Einheit Kelvin im Jahre 2011 sehr wichtig.

Auf Grundlage der Diskussionen des zweiten internationalen Workshops zur Bestimmung der Boltzmann-Konstante k haben sich zahlreiche europäische Partner zusammengeschlossen, um mithilfe von drei Verfahren k zu bestimmen. Näheres dazu findet man auf der Homepage des iMERA Plus Consortiums "Boltzmann Constant".

Ansprechpartner:

Dr. Christof.Gaiser, AG 7.43, E-Mail: Christof.Gaiser@PTB.de


© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2010-09-16,  Seite drucken DruckansichtPDF-Export PDF