Dans les dernières années, la communauté scientifique internationale a entrepris de nombreuses activités de recherche visant à redéfinir l’unité de température, le kelvin. La voie choisie a été celle de remplacer l’artefact du point triple de l’eau par une constante fondamentale, celle de Boltzmann k. La mise en pratique associée à la définition du kelvin constitue une thématique qui nécessite des travaux importants dans les années à venir pour que les approches expérimentales de la réalisation et de la diffusion de la température thermodynamique deviennent une réalité. Dans cette optique, les cellules à points fixes auront encore un rôle fondamental. Ce projet vise à étudier et réaliser des nouvelles cellules pour accompagner la transition entre les échelles de température existantes et la possible nouvelle échelle qui va se définir dans le futur

Objectifs

Utiliser le savoir-faire des techniques de réalisation des cellules pour en réaliser de nouvelles et en améliorer la conception

Identifier et caractériser un remplaçant approprié pour le point triple du mercure, dont l'utilisation pourrait être interdite assez rapidement par les traités internationaux

Affecter aux changement de phases des points fixes des températures thermodynamiques pour rendre possible la dissémination de la température thermodynamique

Résumé et premiers résultats

La réalisation de nouvelles cellules (Aluminium, Zinc, Etain, Indium) permettra de renforcer les lots des références nationales du laboratoire pour assurer une continuité en interne et améliorer le niveau des références. Le second point fondamental de ce projet est la recherche, l’identification et la caractérisation d’un remplaçant approprié pour le point triple du mercure, dont l'utilisation pourrait être interdite assez rapidement par les traités internationaux. Les candidats retenus pour la réalisation de nouvelles cellules avec des températures proches de celle du point triple du mercure (t90 = -38.8344 °C) sont le dioxyde de carbone CO2 avec une température t90 ≈ -56.558 °C et l’Hexafluorure de soufre SF6 avec une température t90 ≈ -49.595 °C. Un autre point essentiel du projet sera de caractériser et mesurer les points fixes en fonction de la température thermodynamique : par exemple par voie radiométrique dans le cas des hautes températures et par voie acoustique pour les moyennes températures.

Le projet permettra donc la réalisation de la nouvelle définition du kelvin, y compris par une échelle de température et des points fixes améliorés, approchant au mieux la température thermodynamique et permettant de calculer cette même température thermodynamique par une équation améliorée, avec une faible incertitude.

Impacts scientifiques et industriels

Contribution de la métrologie française aux travaux d’élaboration d’une nouvelle échelle internationale de température, pour la dissémination de la nouvelle définition du kelvin vers la recherche et l’industrie

Partenaires

Membres du projet européen Real-K.