Technikatörténeti szemle 9. (1977)

A MÉRÉS ÉS A MÉRTÉK AZ EMBERI MŰVELŐDÉSBEN című konferencián Budapesten 1976. április 27–30-án elhangzott előadások I. rész - Horváth Gy.: A hőmérsékletmérés és az ellenállásmérés kapcsolatának fejlődése

A matematikai kifejezésekben a villamos ellenállás egysége az ellenálláshőmérő 0 °C-nál mért ellenállásértéke. A méréseknél tehát elvileg nem szükséges az egyezményes BI—69-es ohm egységet használni. A lényeg az, hogy az ellenállásmérő berendezésben az ellenállás egységét megtestesítő alapmérték állandó értékű, a berendezés dekádellenállásai pedig lineárisak legyenek. Etalonszintű méréseknél az ellenálláshőmérőt az etalonellenállások leszármaztatásánál szükséges pontossággal kell mérni. Ezen a pontossági szinten egy hőmérsékletmérő etalonhoz külön ellenállásegységet fenntartani ugyanolyan nehézségeket jelent, mint a villamos alapméréseknél az egyezményes ohm fenntartása. A villamos ellenállás és az ellenálláshőmérő anyagára és felépítésére vonatkozó követelmények hasonlóak és a mérőberendezések azonosak. A hőmérsékletmérés mindig elsőként használta fel a villamos mérések fejlesztésének eredményeit, és az ellenállásos hőmérsékletmérés tapasztalatai is segítették a villamos mérőberendezések fejlesztését. A fejlődést négy időrendi szakaszban tárgyaljuk. A fejlődés első szakaszát mindkét mérésterületen a fémanyagok vizsgálata, az etalonok realizálásához szükséges anyagok keresése jellemezte. Kezdeti próbálkozások után 1863-ban Matthiessen és Hockin készített különböző nemesfém ötvözetekből és tiszta platinából ellenállástekercseket. Ezeket 50 éven keresztül különböző országok fizikai intézeteiben mérték, változásuk kb. 0,01%/év volt, kivéve a tiszta platinából készült tekercset, amely 0,001%-on belül stabil volt. A platina etalonellenállásként azonban hőmérsékletfüggése miatt nehezen alkalmazható. Közben 1889-ben Weston felfedezte, hogy a mangánnal ötvözött réz hőmérséklettényezője rendkívül kicsi és más tulajdonságai is alkalmassá teszik normálellenállás készítésére. Weston nevezte el ezt az ötvözetet manganinnak. A különböző laboratóriumokban (NPL, BS, PTR) 1892—1913 között mért manganin tekercsek évenkénti változása már nem haladta meg a néhány tízezred százalékot. Ezzel a méréstechnika egy olyan anyaghoz jutott, amely napjainkig biztosította a pontos ellenállásértékek megtestesítését. Matthiessen szilárdtestfizikai kutatásai hozzájárultak a fémek ellenállás- hőmérséklet összefüggésének kidolgozásához is. A fémek hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező ellenállásváltozását a hőmérséklet mérésére először Müller (1858) és Reissig (1864) alkalmazta. Közismertté C. W. Siemens 1870-ben publikált Wheatstone-hidas ellenálláshőmérője vált, amelynek érzékelője egy porcelán hengerre tekercselt platina spirál volt. Ezt a hőmérőt a Londoni Királyi Társaság egy bizottsága vizsgálta meg, és 1874ben jelentette, hogy a hőmérő instabilitása miatt pontos hőmérsékletmérésre nem használható. Siemens elsősorban villamos mérésekkel foglalkozott és így nem szentelt elég figyelmet a csévetest és ellenállásanyag különböző hőtágulási tényezőjének, valamint a platinahuzal előzetes hőkezelésének. A pontos hőmérsékletméréshez használható platina ellenálláshőmérő bevezetése Callendar nevéhez fűződik, aki mechanikailag feszültségmentes tekercset készített. Vizsgálta a hőkezelések hatását és a gázhőmérős mérések alapján jól használható matematikai képleteket adott a hőmérséklet- ellenállás öszszefüggésre 600 °C-ig, és javasolta az ellenálláshőmérő használatát 1100 °C-ig. Callendar munkássága vezet át bennünket a fejlődés második szakaszába. A két mérésterület fejlesztése különvált. A hőmérsékletméréssel foglalkozó vezető