Redefinition of the kelvin

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The Consultative Committee for Thermometry, July 2016 

Bureau International des Poids et Mesures















Redefinition of the kelvin 

SI – a universal language of measurements 

The  International  System  of  Units  (SI)  constitutes  a  coherent  set  of  units  by  which  any 

measurable quantity of interest in research, industry, trade or society can be quantified. 

The  signatory  states  of  the  Metre  Convention  represent  about  98%  of  the  world’s 

economy,  so  the  SI  is  the  very  basis  of  international  trade  and  supports  the  global 

measurement quality infrastructure through national metrology institutes.


The  international  measurement  community,  through  the  International  Committee  for 

Weights  and Measures,  is presently  working on  updating  the  SI. This  update, which  will 

most probably take place in 2018, will redefine the kilogram, the ampere, the mole, and 

the kelvin in terms of fundamental physical constants. 


The kelvin – the SI unit of temperature 

The kelvin, presently defined by the triple point of water, will be defined by assigning an 

exact numerical value to the Boltzmann constant. This redefinition will ensure a long-term 

stability  and  traceability  of  the  unit  for  temperature  by  making  it  independent  of  any 

material  substance.  For  example,  this  is  essential  for  measuring  climate  trends.  This 

modification will make the kelvin directly accessible to different measurement techniques 

applied in temperature ranges far from the triple point of water. 

For  most  people  the  redefinition  will  pass  unnoticed;  water  will  still  freeze  at 0  °C,  and 

thermometers calibrated before the change will continue to indicate valid temperatures. 

The  immediate  benefits  of  the  redefinition  will  be  the  access  to  direct  measurement  of 

thermodynamic  temperature  in  parallel  with  the  methods  associated  with  the 

International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) and its extension to lower temperatures, 

the Provisional Low Temperature Scale of 2000 (PLTS-2000). 


Facilitate  universality  of  access  to  the  agreed  basis  for  worldwide 


Redefining the SI by fixing the numerical values of  fundamental physical constants — as 

suggested  by  Max  Planck  in  1900  —  will  have  far-reaching  benefits  for  innovations  in 

industry, serving society and fostering science and research. In Planck’s visionary words, 

these  units  will  “necessarily  retain  their  validity  for  all  times  and  cultures,  even  extra-

terrestrial and nonhuman,” meaning that they are stable and realizable everywhere. 



The Consultative Committee for Thermometry, July 2016 

Bureau International des Poids et Mesures





The  redefinition  of  the  kelvin  will  allow  the  accuracy  of  temperature  measurements  to 

gradually  improve  without  the  limitations  associated  with  the  manufacture  and  use  of 

water  triple  point  cells,  nor  with  the  limitations  of  the  present  temperature  scales. 

Laboratories  can  realize  a  temperature  standard  by  choosing,  within  a  variety  of 

alternatives,  the  experimental  method  which  is  best  suited  to  their  available  facilities, 

experience,  and  knowledge.  For  some  temperature  ranges  at  least,  thermometry 

methods  that  directly  realize  thermodynamic  temperature  are  expected  to  eventually 

replace  the  International  Temperature  Scale  as  practical  temperature  realization  and 

dissemination methods. 


Changes will underpin future requirements for increases in accuracy 

There  is  no  doubt  that  this  redefinition  will  open  the  door  to  continuous  technical 

developments  towards  ever-decreasing  uncertainties  in  the  realization  of  the  kelvin, 

without the need for further redefinition. New primary methods are already emerging for 

direct realization and dissemination of thermodynamic temperature. For example, at high 

temperatures, absolute radiation thermometers have been developed that could measure 

thermodynamic temperature  without  the  need to refer  to the  triple point  of water, the 

exclusive defining point in the present definition.  


Changes to the SI will provide a springboard for future innovation 

A  redefinition  of  the  kelvin  will  create  more  opportunities  for  improvements  to 

technology  and  technique.  In  particular,  this  redefinition  does  not  require  the 

replacement  of  the  International  Temperature  Scale  of  1990  or  of  the  Provisional  Low 

Temperature Scale of 2000 with an improved temperature scale nor does it prevent such 

a  replacement.  Rather,  the  guidelines  on  the  realization  of  the  kelvin,  the  Mise  en 

Pratique  (MeP),  will  describe  recognized  primary  methods  for  reliable  measurement  of 

thermodynamic temperature, as well as the approved approximations to thermodynamic 

temperature: currently the ITS-90 and PLTS-2000 defined scales. The MeP will be updated 

periodically as methods improve. Although the ITS-90 and PLTS-2000 will not change with 

the  redefinition  of  the  kelvin,  future  revisions  of  the  MeP  may  include  improved 

approximations consistent with the best thermodynamic measurements. 


For further information contact the National Metrology Institute of your country. 

See also



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