続・水の三重点セルの作り方を考えてみた

前記事で水の三重点とはどういうものか、どういう条件を満たせば作れるのかということを考えてみましたが、今回は三重点を作るのに障害になるものを二つ考えます。

前記事
　　「水の三重点セルの作り方を考えてみた」

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まず容器内の空気を完全に抜ききれなかった場合、つまり真空度が低い場合です（水のない空間は水蒸気で満たされているわけですから“真空”という言葉を使うのは間違っているような気もしますが）





本来温度を下げていくと容器内の蒸気圧が低下しA点から三重点Tに向かって状態が変わっていくわけですが、空気が残っていると容器内の圧力は空気圧＋蒸気圧となるのでこのラインからそれて行きます。けっきょく空気の分圧の分だけ温度が下がります。
どのくらい下がるかというとだいたい 0.01*空気の分圧/1013 くらいでしょうか。
空気が容器の1/10残っていると-0.001度くらいの誤差がでることになります。

次に不純物がある場合です。不純物と言ってもいろいろありますが“塩気”つまり塩化ナトリウムが混入した場合を考えます。

この場合は凝固点降下が起きます。


どのくらい凝固点降下が起きるかが問題になります。
水のモル凝固点降下を-1.85Kkg/molとすると塩（分子量58とします）を100gの水に0.1g入れた場合約0.02℃降下します。もし凝固点降下を0.001度以下にしようと思ったら（塩とした場合）100gあたり5mg以下（50ppm以下）にする必要があることになります。

ちなみに東京都水道局 - 水道水質基準では

　　ナトリウム化合物（のナトリウム分）　200mg/l
　　塩化物イオン　200mg/l

です。もちろん基準いっぱいの不純物が混入しているわけではないですが東京都水道局 - 水質検査結果でうちの近所の浄水場の検査結果を見ると

　　ナトリウム化合物（のナトリウム分）　10mg/l 程度
　　塩化物イオン　15mg/l 程度

となっていました。他の不純物もいろいろはいっているわけであたりまえですが水道水を使うなんて論外みたいです。やっぱり海洋水を蒸留したものでしょうか (^^;;

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関連

　　「記事一覧（測定、電子工作、天文計算）」

　　趣味の実験
　　趣味の気象観測
　　趣味の電子工作
　　　　PIC

　　「正確な温度を求めて (1)」
　　「氷点 - 摂氏0度の作り方」
　　「サーミスタや白金抵抗温度計の自己発熱の影響を補正する方法」

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参考になりそうなリンク

「奈良県立橿原高等学校　卜部 吉庸 - 凝固点降下の実験について」
　　凝固点降下についてはWikipediaをはじめいろいろあります。
　　“理屈”だけで済ませたものが多いのですがこれは実際に実験を行った例です。

「Fluke Corporation - 水の三重点セル 5901」
　　詳しい説明があります。記事中にあるように“雲の上”的な内容が多いです。
　　でも何がポイントかわかるので実際に作るときはけっこう参考になりそうです。

「フルーク｜水の三重点の実現方法 - YouTube」
　　実際に水の三重点を作っているときの動画があります。

「大阪大学理学部化学科 - 温度計較正システムの整備」
　　水の三重点セルの使い方について“実用的”な記述があります。

「山里産業株式会社 - 温度校正装置/定点セル 標準温度計」
　　水の三重点セルを含む製品カタログですがいろいろ興味深いものがあります。

「水の三重点装置 - 製品案内｜ガラス温度計・比重計の株式会社東亜計器製作所」
　　製品紹介の一部です。他にもいろいろあります。

「はじめての精密工学 - 白金抵抗温度計を用いた精密温度測定」
　　水の三重点セルの扱いについての説明もあります。

以下は参考の参考です。

「1990年国際温度目盛（ITS-90） - NMIJ」

「独立行政法人産業技術総合研究所 - 計量標準総合センター」

「産業技術総合研究所 - 温度計の校正・トレーサビリティ・国際比較」

「JEMIC 計測サークルニュースVol.26, No.2 ～ 4 連載(1997) - 浜田登喜夫 - 白金抵抗温度計の校正とその使い方」