Nøjagtighed er aldrig overflødig. Det er grunden til, at et system af internationale målinger er blevet skabt og eksisterer over hele verden, udtrykt i standarderne for alle målinger kendt af mennesket. Og kun kilogram-standarden skiller sig ud i rækken af måleenheder. Han er trods alt den eneste, der har en fysisk prototype fra det virkelige liv. Hvor meget den vejer, og i hvilket land den internationale standard på et kilogram opbevares, vil vi svare på i denne artikel.
Hvorfor har vi brug for standarder?
Et kilo vejer ligesom appelsiner det samme i Afrika og Rusland? Svaret er ja, næsten. Og alt takket være det internationale system til bestemmelse af standarderne for kilogram, meter, anden og andre fysiske parametre. Målestandarder er nødvendige for menneskeheden for at sikre økonomisk aktivitet (handel) og byggeri (enhed af tegninger), industrielle (enhed af legeringer) og kulturelle (enhed af tidsintervaller) og mange andre aktivitetsområder. Og hvis iHvis din iPhone går i stykker i den nærmeste fremtid, er det meget sandsynligt, at dette skete på grund af ændringer i vægten af den vigtigste massestandard.
Standardernes historie
Hver civilisation havde sine egne standarder og standarder, som ændrede hinanden gennem århundreder. I det gamle Egypten blev massen af genstande målt i kantarer eller kikkarer. I det antikke Grækenland var disse talenter og drakmer. Og i Rusland blev massen af varer målt i pund eller spoler. Samtidig var folk fra forskellige økonomiske og politiske systemer så at sige enige om, at enheden for masse, længde eller anden parameter ville være sammenlignelig med en enkelt kontraktuel enhed. Interessant nok kunne selv en pud i oldtiden variere med en tredjedel blandt købmænd fra forskellige lande.
Fysik og standarder
Arrangementer, ofte verbale og betingede, virkede, indtil en person tog videnskab og teknik alvorligt op. Med forståelsen af fysikkens og kemiens love, udviklingen af industrien, skabelsen af dampkedlen og udviklingen af international handel, var der behov for mere præcise ensartede standarder. Det forberedende arbejde var langt og møjsommeligt. Fysikere, matematikere, kemikere over hele verden arbejdede på at finde en universel standard. Og først og fremmest - den internationale standard for kilogrammet, fordi det er ud fra vægtmålet, at andre fysiske parametre (Ampere, Volt, Watt) afvises.
Metrisk konvention
En betydningsfuld begivenhed fandt sted i udkanten af Paris i 1875. Så for første gang underskrev 17 lande (inklusive Rusland) metrikkenkonvention. Dette er en international traktat, der sikrer enhed af standarder. I dag har 55 lande tilsluttet sig det som fuldgyldige medlemmer og 41 lande som associerede medlemmer. Samtidig blev International Bureau of Weights and Measures og International Committee of Weights and Measures oprettet, hvis hovedopgave er at overvåge standardiseringens enhed rundt om i verden.
Standarder for den første metriske konvention
Standarden for måleren var en lineal lavet af en legering af platin og iridium (9 til 1) med en længde på en fyrre-milliontedel af Paris-meridianen. Kilogramstandarden for den samme legering svarede til massen af en liter (kubikdecimeter) vand ved en temperatur på 4 grader Celsius (den højeste tæthed) ved standardtryk over havets overflade. Standardsekundet var 1/86400 af den gennemsnitlige soldag. Alle 17 lande, der deltog i konventionen, modtog en kopi af standarden.
Place Z
Prototyper og originalen af standarden er i dag opbevaret i Chamber of Weights and Measures i Sèvres nær Paris. Det er i udkanten af Paris, at det sted, hvor standarden for kilogram, meter, candela (lysintensitet), ampere (aktuel intensitet), kelvin (temperatur) og muldvarp (som en enhed af stof, er der ingen fysisk standard) er opbevares. Systemet af vægte og mål, der er baseret på disse seks standarder, kaldes International System of Units (SI). Men historien om standarder sluttede ikke der, den var lige begyndt.
SI
Standardsystemet, vi bruger - SI (SI), fra det franske Systeme International d'Unites - omfatter syv basisenheder. Dette er en meter (længde),kilogram (masse), ampere (strøm), candela (lysintensitet), kelvin (temperatur), mol (stofmængde). Alle andre fysiske størrelser opnås ved forskellige matematiske beregninger ved hjælp af basisstørrelser. For eksempel er kraftenheden kg x m/s2. Alle lande i verden, undtagen USA, Nigeria og Myanmar, bruger SI-systemet til målinger, hvilket betyder at sammenligne en ukendt størrelse med en standard. Og en standard svarer til en fysisk værdi, som alle er enige om er absolut nøjagtig.
Referencekilo er hvor meget?
Det ser ud til at være noget enklere - standarden på 1 kilogram er vægten af 1 liter vand. Men faktisk er dette ikke helt rigtigt. Hvad man skal tage som kilogram standard fra omkring 80 prototyper er et ret kompliceret spørgsmål. Men ved et tilfælde blev den optimale variant af sammensætningen af legeringen valgt, som varede mere end 100 år. Standarden på et kilogram masse er lavet af en legering af platin (90%) og iridium (10%) og er en cylinder, hvis diameter er lig med højden og er 39,17 millimeter. Dens nøjagtige kopier blev også lavet, i mængden af 80 stykker. Kopier af kilogram-standarden findes i de lande, der deltager i konventionen. Hovedstandarden opbevares i Paris' forstæder og er dækket af tre forseglede kapsler. Uanset hvor kilogramstandarden er placeret, udføres afstemning med den vigtigste internationale standard hvert tiende år.
Den vigtigste standard
Den internationale standard for kilogrammet blev støbt i 1889 og opbevares i Sevres i Frankrig i pengeskabet hos International Bureau of Weights and Measures, overdækkettre forseglede glashætter. Kun tre højtstående repræsentanter for bureauet har nøglerne til dette pengeskab. Sammen med hovedstandarden er der også seks af dens doubler eller efterfølgere i pengeskabet. Hvert år bliver hovedmålet for vægt, som tages som standarden for kilogrammet, højtideligt fjernet til undersøgelse. Og hvert år bliver han tyndere og tyndere. Årsagen til dette vægttab er løsrivelsen af atomer, når prøven fjernes.
russisk version
En kopi af standarden findes også i Rusland. Det er opbevaret i All-Russian Research Institute of Metrology. Mendelejev i Sankt Petersborg. Det er to platin-iridium-prototyper - nr. 12 og nr. 26. De er på et kvartsstativ, dækket med to glashætter og lukket i et metalskab. Lufttemperaturen inde i kapslerne er 20 °C, luftfugtigheden er 65%. Den indenlandske prototype vejer 1.000000087 kilogram.
Kilogram-standard taber sig
Afstemning af standarden viste, at nøjagtigheden af nationale standarder er omkring 2 µg. Alle opbevares under lignende forhold, og beregninger viser, at kilogramstandarden taber 3 x 10−8vægt på hundrede år. Men per definition svarer massen af den internationale standard til 1 kilogram, og enhver ændring i standardens faktiske masse fører til en ændring i selve kilogrammets værdi. I 2007 viste det sig, at kilogram cylinderen begyndte at veje 50 mikrogram mindre. Og hans vægttab fortsætter.
Nye teknologier og en ny standard for vægtmål
At eliminerefejl, søges der i en ny struktur af kilogramstandarden. Der er udviklinger for at bestemme standarden for en vis mængde silicium-28 isotoper. Der er et projekt "Elektronisk kilogram". National Institute of Standards and Technology (2005, USA) designet en enhed baseret på måling af den effekt, der kræves for at skabe et elektromagnetisk felt, der er i stand til at løfte 1 kg masse. Nøjagtigheden af en sådan måling er 99,999995%. Der er udviklinger i definitionen af masse i forhold til neutronens hvilemasse. Alle disse udviklinger og teknologier vil gøre det muligt at komme væk fra at være bundet til en fysisk massestandard, for at opnå højere nøjagtighed og mulighed for forsoning hvor som helst i verden.
Andre lovende projekter
Og mens verdens videnskabsmænd afgør, hvilken måde at løse problemet på er mere pålidelig, er det mest lovende projektet, hvor massen ikke vil ændre sig over tid. En sådan standard ville være et kubisk legeme af carbon-12 isotopatomer med en højde på 8,11 centimeter. I sådan en terning vil der være 2250 x 281489633 kulstof-12 atomer. Forskere fra US National Institute of Standards and Technology foreslår at bestemme kilogramstandarden ved hjælp af Plancks konstant og formlen E=mc^2.
Moderne metrisk system
Moderne standarder er slet ikke, hvad de plejede at være. Måleren, der oprindeligt var relateret til planetens omkreds, svarer i dag til den afstand, som en lysstråle rejser på en 299792458. af et sekund. Men et andet er den tid, hvor 9192631770 gårvibrationer af cæsiumatomet. Fordelene ved kvantepræcision i dette tilfælde er indlysende, fordi de kan gengives hvor som helst på planeten. Som følge heraf forbliver den eneste standard, der findes fysisk, kilogramstandarden.
Hvor meget koster standarden?
Efter at have eksisteret i mere end 100 år, er standarden allerede meget værd, som en unik og artefakt-genstand. Men generelt, for at bestemme prisækvivalenten, er det nødvendigt at beregne antallet af atomer i et kilogram rent guld. Nummeret vil blive hentet fra omkring 25 cifre, og dette er uden hensyntagen til den ideologiske værdi af denne artefakt. Men det er for tidligt at tale om salget af kilogramstandarden, for verdenssamfundet er endnu ikke sluppet af med den eneste tilbageværende fysiske standard i det internationale enhedssystem.
Jeg spekulerer på mål
I alle planetens tidszoner bestemmes tiden i forhold til UTC (f.eks. UTC+4:00). Bemærkelsesværdigt har forkortelsen overhovedet ingen afkodning; den blev vedtaget i 1970 af International Telecommunication Union. To muligheder blev foreslået: den engelske CUT (Coordinated Universal Time) og den franske TUC (Temps Universel Coordonné). Vi valgte en mellemneutral forkortelse.
På havet bruges knudemålet. For at måle skibets hastighed blev der brugt en speciel log med noder i samme afstand, som blev smidt over bord og t alte antallet af noder i et vist tidsrum. Moderne enheder er meget mere avancerede end et reb med knuder, men navnet forbliver.
Ordets omhyggelighed, betydninghvis ekstreme nøjagtighed og nøjagtighed kom til sprog fra navnet på den antikke græske standard for vægt - skrupler. Det var lig med 1,14 gram og blev brugt til vejning af sølvmønter.
Navnet på monetære enheder stammer også ofte fra navnene på vægtmål. Så sølvmønter blev kaldt sterling i Storbritannien, og 240 af disse mønter vejede et pund. I det gamle Rusland var "sølvhryvnias" eller "guldhryvnias" i brug, hvilket betød et vist antal mønter udtrykt i vægtækvivalent.
Den mærkelige måling af bilhestekræfter har en meget reel oprindelse. Opfinderen af dampmaskinen, James White, besluttede at demonstrere fordelen ved sin opfindelse i forhold til trækkrafttransport på denne måde. Han beregnede, hvor meget en hest kan løfte en byrde i minuttet og angav dette beløb som én hestekræfter.
