SI-mittayksiköt Suomessa, lämpötila ja kosteus

Tämä sivu on osa sarjaa, jossa kerrotaan SI-yksiköistä, niiden toteuttamisesta Suomessa ja niihin liittyvistä palveluistamme. Tämä osa käsittelee lämpötilaa ja kosteutta.

Katso lisätiedot lämpötilan ja kosteuden kalibroinnista tästä.

Termodynaamisen lämpötilan SI-yksikkö: kelvin (K)

Kelvin on termodynaamisen lämpötilan yksikkö. Sen suuruus määräytyy kiinnittämällä Boltzmannin vakion k lukuarvoksi täsmälleen 1,380 649 × 10−23, kun yksikkönä on J K−1 eli kg m2 s−2 K−1. 

Kelvin on yhtä suuri kuin celsiusaste, mutta termodynaamisen lämpötilan lukuarvo on eri kuin Celsius-asteikon lukuarvo. Esimerkiksi jos lämpötila on 23,00 °C, se on termodynaamisena lämpötilana 296,15 K. 

Kosteus

Kosteus kuvaa veden tai vesihöyryn määrää toisessa aineessa esimerkiksi ilmankosteus kuvaa vesihöyryn määrää ilmassa. Kosteutta voidaan kuvata usealla eri suureella, joista suhteellinen kosteus ja absoluuttinen kosteus ovat yleisimmin käytössä.

  • Suhteellinen kosteus on todellisen vesihöyrynpaineen ja kyllästyshöyrynpaineen välinen suhde tietyssä lämpötilassa, yksikkö % (Pa/Pa).
  • Absoluuttinen kosteus ilmoittaa veden tai vesihöyryn määrän tietyssä tilavuudessa (yksikkö kg/m3).

Kastepiste tai tarkemmin kastepistelämpötila on se lämpötila, johon ilma on vakiopaineessa jäähdytettävä, jotta vesihöyry alkaisi tiivistyä. Kastepisteessä kylläisen vesihöyryn osapaine on sama kuin vallitseva vesihöyryn osapaineilman eli ilma on vesihöyryn kyllästämää ja suhteellinen kosteus on siten 100 % .

Lämpötilan ja kosteuden kalibrointipalvelut

Platinavastuslämpömittareiden kiintopistekalibrointi

Hyvänlaatuisia eli stabiileja standardiplatinavastusantureita kalibroidaan lämpötila-asteikon ITS-90 kiintopisteissä. Kiintopistekenno sisältää usein grafiittikuoreen suljetun puhtaan metallin, esim. tina, sinkki, alumiini, hopea. Kennon keskellä on grafiittiseinäinen tiivis onkalo, jonka sisällä on kvartsiputki. Kiintopistekenno sijoitetaan sopivaan kalibrointiuuniin (pystyuuni), jonka lämpötila nostetaan hitaasti, kunnes metalli sulaa kokonaan.

Tässä vaiheessa lasketaan uunin lämpötilaa hiukan, jotta metallin jähmettyminen alkaisi. Kun metalli on alijäähtyneessä tilassa, kalibroitava anturi lasketaan varovasti kennoon. Anturi kytketään nelijohdinkytkennällä mittasiltaan. Jähmettymistila saattaa kestää jopa 10 tuntia  ja tämän aikana kiintopistekennon lämpötila pysyy ±0,5 milliasteen sisällä. Vastussillan avulla mitataan anturin vastus jähmettymistilan aikana. Anturit kalibroidaan useimmiten kolmen tai viiden eri kiintopisteen avulla.

Kosteusmittareiden kalibrointi

Useimmat kastepistemittarit kalibroidaan kastepistegeneraattorilla. Laboratorion mittanormaalit kattavat kastepistelämpötila-alueen –80 °C ... +84 °C. Kastepistekalibrointeja tehdään myös vertailukalibrointeina kalibraattoreissa esimerkiksi kapasitiivisille kastepistemittareille.

Useimmat suhteellisen kosteuden mittarit kalibroidaan sääkaapissa. Kaapin ilman kastepistelämpötila ja lämpötila mitataan optisella kastepistemittarilla ja digitaalilämpömittarilla. Suhteellinen kosteus lasketaan kastepistelämpötilan ja lämpötilan pe­rusteella. Jos näin saatava mittausepävarmuus ei ole riittävä tai lämpötila-alue ulottuu alle +10 °C, kalibrointi suoritetaan generaattorilaitteistoja käyttäen. Suhteellisen kosteuden mittareita kalibroidaan mittausalueella 10 %rh … 95 %rh lämpötiloissa –20 °C … +85 °C.

Muiden kaasun kosteutta kuvaavien suureiden osalta kalibroinnit suoritetaan samoilla laitteistoilla kuin suhteellisen kosteuden mittaritkin. Näiden suureiden arvot voidaan laskea kaasun kastepistelämpötilan, lämpötilan ja paineen avulla.