La definizione del kelvin, unità di misura di base della temperatura termodinamica nel Sistema Internazionale (SI), è la seguente:
il kelvin, il cui simbolo è K, è l’unità di misura di base della temperatura termodinamica;
è definito fissando il valore numerico della costante di Boltzmann (k) a 1.380 649 × 10–23 quando espresso nell’unità J K–1, che è equivalente a kg m2 s–2 K–1, dove il chilogrammo, il metro e il secondo sono definiti in termini di h, c e ΔνCs.
Tale definizione sostituisce quella precedentemente in vigore che, assegnando il valore di 273.16 K alla temperatura del punto triplo dell’acqua, indicava al contempo il metodo per la realizzazione del campione primario.
La nuova definizione del kelvin non pone limiti riguardo al tipo di esperimento da utilizzare per la realizzazione pratica di un campione primario, se pure al momento solo quattro metodi sono ufficialmente ritenuti sufficientemente accurati per essere utilizzati a questo scopo: la termometria acustica in fase gassosa; la termometria a costante dielettrica (o a indice di rifrazione) in fase gassosa; la termometria a radiazione; la termometria a rumore Johnson.
L’INRiM ha finora realizzato: termometri primari acustici funzionanti nell’intervallo di temperatura fra 9 K e 430 K; un termometro primario a indice di rifrazione per l’intervallo fra 9 K e 273.16 K; termometri a radiazione per l’utilizzo al di sopra di 1235 K. L’estensione di tali metodi su intervalli più estesi di temperatura è in fase di sviluppo.
La complessità dei metodi primari disponibili per la realizzazione del kelvin li rende attualmente poco pratici per la disseminazione diretta dell’unità di temperatura termodinamica. In alternativa, gli Istituti Metrologici Nazionali, incluso l’INRiM, continuano a realizzare, mantenere e disseminare la Scala Internazionale di Temperatura secondo la sua più recente definizione del 1990 (STI-90), che è avvenuta in stretto accordo con le migliori misure di temperatura termodinamica allora disponibili. La STI-90 fornisce la ricetta per realizzare campioni di temperatura altamente precisi e riproducibili - basati su un insieme di punti fissi corrispondenti a stati di equilibrio termodinamico di un insieme di sostanze pure - e definisce metodi di interpolazione ed estrapolazione per coprire gli intervalli di temperatura interni o esterni a questi punti.
All’INRiM, la STI-90 è realizzata in tre laboratori:
- Laboratorio di Termometria Primaria per Contatto che realizza 9 punti fissi nell’intervallo da -190 °C a 962 °C.
- Laboratorio di Termometria Criogenica che realizza 4 punti fissi nell’intervallo fra 4 K e 273.15 K.
- Laboratorio Campioni Primari per Termometria a Radiazione che realizza scale di termometria a radiazione a diverse lunghezze d’onda al di sopra di 962 °C.
