Presisjon er aldri overflødig. Det er derfor et system med internasjonale målinger har blitt opprettet og eksisterer over hele verden, uttrykt i standardene for alle målinger kjent for mennesket. Og bare kilogramstandarden skiller seg ut i rekkevidden av måleenheter. Tross alt er han den eneste som har en fysisk prototype i det virkelige liv. Hvor mye den veier og i hvilket land den internasjonale standarden på et kilo er lagret, vil vi svare på i denne artikkelen.
Hvorfor trenger vi standarder?
En kilo, som appelsiner, veier det samme i Afrika og Russland? Svaret er ja, nesten. Og alt takket være det internasjonale systemet for å bestemme standardene for kilogram, meter, andre og andre fysiske parametere. Målestandarder er nødvendige for menneskeheten for å sikre økonomisk aktivitet (handel) og konstruksjon (enhet av tegninger), industriell (enhet av legeringer) og kulturell (enhet av tidsintervaller) og mange andre aktivitetsområder. Og hvis iHvis iPhone-en din går i stykker i nær fremtid, er det svært sannsynlig at dette skjedde på grunn av endringer i vekten til den viktigste massestandarden.
Standardhistorie
Hver sivilisasjon hadde sine egne standarder og standarder, som forandret hverandre gjennom århundrene. I det gamle Egypt ble massen av gjenstander målt i kantarer eller kikkarer. I antikkens Hellas var dette talenter og drakmer. Og i Russland ble massen av varer målt i pund eller spoler. Samtidig var folk med forskjellige økonomiske og politiske systemer så å si enige om at enheten for masse, lengde eller annen parameter ville være sammenlignbar med en enkelt kontraktsmessig enhet. Interessant nok kunne til og med en pud i oldtiden avvike med en tredjedel blant kjøpmenn fra forskjellige land.
Fysikk og standarder
Arrangementer, ofte verbale og betingede, fungerte helt til en person tok vitenskap og ingeniørfag på alvor. Med forståelsen av fysikk- og kjemilovene, utviklingen av industrien, etableringen av dampkjelen og utviklingen av internasjonal handel, var det behov for mer presise enhetlige standarder. Det forberedende arbeidet var langt og møysommelig. Fysikere, matematikere, kjemikere over hele verden jobbet for å finne en universell standard. Og først av alt - den internasjonale standarden for kilogram, fordi det er fra vektmålet at andre fysiske parametere (Ampere, Volt, Watt) blir frastøtt.
Metrisk konvensjon
En betydelig begivenhet fant sted i utkanten av Paris i 1875. Da signerte for første gang 17 land (inkludert Russland) beregningenkonvensjon. Dette er en internasjonal traktat som sikrer enhet av standarder. I dag har 55 land sluttet seg til det som fullverdige medlemmer og 41 land som assosierte medlemmer. Samtidig ble International Bureau of Weights and Measures og International Committee of Weights and Measures opprettet, hvis hovedoppgave er å overvåke enhetlig standardisering rundt om i verden.
Standarder for den første metriske konvensjonen
Standarden på måleren var en linjal laget av en legering av platina og iridium (9 til 1) med en lengde på en førti-milliondel av Paris-meridianen. Kilogramstandarden til samme legering tilsvarte massen av én liter (kubikkdesimeter) vann ved en temperatur på 4 grader Celsius (den høyeste tettheten) ved standardtrykk over havet. Standardsekunderet var 1/86400 av gjennomsnittlig soldag. Alle de 17 landene som deltok i stevnet mottok en kopi av standarden.
Place Z
Prototyper og originalen til standarden er i dag lagret i Chamber of Weights and Measures i Sèvres nær Paris. Det er i utkanten av Paris at stedet der standarden for kilogram, meter, candela (lysintensitet), ampere (strømintensitet), kelvin (temperatur) og mol (som en enhet av materie, det er ingen fysisk standard) er lagret. Systemet med vekter og mål som er basert på disse seks standardene kalles International System of Units (SI). Men historien om standarder sluttet ikke der, den var bare begynt.
SI
Standardsystemet vi bruker - SI (SI), fra det franske Systeme International d'Unites - inkluderer syv baseenheter. Dette er en meter (lengde),kilogram (masse), ampere (strøm), candela (lysintensitet), kelvin (temperatur), mol (mengde stoff). Alle andre fysiske størrelser oppnås ved ulike matematiske beregninger ved bruk av basisstørrelser. For eksempel er kraftenheten kg x m/s2. Alle land i verden, bortsett fra USA, Nigeria og Myanmar, bruker SI-systemet for målinger, som betyr å sammenligne en ukjent mengde med en standard. Og en standard tilsvarer en fysisk verdi som alle er enige om er helt nøyaktig.
Referansekilo er hvor mye?
Det virker som noe enklere – standarden på 1 kilo er vekten av 1 liter vann. Men faktisk er dette ikke helt sant. Hva man skal ta som kilogramstandard fra rundt 80 prototyper er et ganske komplisert spørsmål. Men ved en tilfeldighet ble den optimale varianten av sammensetningen av legeringen valgt, som varte i mer enn 100 år. Standarden på et kilo masse er laget av en legering av platina (90%) og iridium (10%), og er en sylinder, hvis diameter er lik høyden og er 39,17 millimeter. Dens eksakte kopier ble også laget, i mengden av 80 stykker. Kopier av kilogramstandarden finnes i landene som deltar i konvensjonen. Hovedstandarden er lagret i forstedene til Paris og er dekket med tre forseglede kapsler. Uansett hvor kilogramstandarden befinner seg, gjennomføres avstemming med den viktigste internasjonale standarden hvert tiende år.
Den viktigste standarden
Den internasjonale standarden på kilogrammet ble støpt i 1889 og oppbevares i Sevres i Frankrike i safen til International Bureau of Weights and Measures, tildekkettre forseglede glasskorker. Bare tre høytstående representanter for byrået har nøklene til denne safen. Sammen med hovedstandarden er det også seks av dens dobler eller etterfølgere i safen. Hvert år blir hovedmålet for vekt, som er tatt som standarden på kilogram, høytidelig fjernet for undersøkelse. Og for hvert år blir han tynnere og tynnere. Årsaken til dette vekttapet er at atomene løsner når prøven fjernes.
russisk versjon
En kopi av standarden finnes også i Russland. Den er lagret i All-Russian Research Institute of Metrology. Mendeleev i St. Petersburg. Dette er to platina-iridium-prototyper - nr. 12 og nr. 26. De er på et kvartsstativ, dekket med to glasskorker og lukket i en metallsafe. Lufttemperaturen inne i kapslene er 20 °C, luftfuktigheten er 65 %. Den innenlandske prototypen veier 1,000000087 kilogram.
Kilogramstandard går ned i vekt
Avstemming av standarden viste at nøyaktigheten til nasjonale standarder er ca. 2 µg. Alle er lagret under lignende forhold, og beregninger viser at kilogramstandarden går ned 3 x 10−8i vekt på hundre år. Men per definisjon tilsvarer massen til den internasjonale standarden 1 kilogram, og eventuelle endringer i den faktiske massen til standarden fører til en endring i selve verdien av kiloet. I 2007 viste det seg at kilosylinderen begynte å veie 50 mikrogram mindre. Og vekttapet hans fortsetter.
Nye teknologier og en ny standard for vektmål
Å eliminerefeil, søkes en ny struktur av kilogramstandarden. Det er utviklinger for å bestemme standarden til en viss mengde silisium-28 isotoper. Det er et prosjekt "Elektronisk kilogram". National Institute of Standards and Technology (2005, USA) designet en enhet basert på måling av kraften som kreves for å skape et elektromagnetisk felt som er i stand til å løfte 1 kg masse. Nøyaktigheten til en slik måling er 99,999995 %. Det er utviklinger av definisjonen av masse i forhold til hvilemassen til nøytronet. Alle disse utviklingene og teknologiene vil gjøre det mulig å komme vekk fra å være bundet til en fysisk massestandard, for å oppnå høyere nøyaktighet og mulighet for forsoning hvor som helst i verden.
Andre lovende prosjekter
Og mens verdens vitenskapelige lyskilder avgjør hvilken måte å løse problemet på som er mer pålitelig, er det mest lovende prosjektet der massen ikke vil endre seg over tid. En slik standard ville være en kubisk kropp av karbon-12 isotopatomer med en høyde på 8,11 centimeter. I en slik kube vil det være 2250 x 281489633 karbon-12 atomer. Forskere fra US National Institute of Standards and Technology foreslår å bestemme kilogramstandarden ved å bruke Plancks konstant og formelen E=mc^2.
Moderne metrisk system
Moderne standarder er ikke i det hele tatt hva de pleide å være. Måleren, opprinnelig relatert til planetens omkrets, tilsvarer i dag avstanden som en lysstråle reiser på ett 299792458-dels sekund. Men et sekund er tiden som 9192631770 passerervibrasjoner av cesiumatomet. Fordelene med kvantepresisjon i dette tilfellet er åpenbare, fordi de kan reproduseres hvor som helst på planeten. Som et resultat forblir den eneste standarden som eksisterer fysisk kilogramstandarden.
Hvor mye koster standarden?
Etter å ha eksistert i mer enn 100 år, er standarden allerede mye verdt, som en unik gjenstand. Men generelt, for å bestemme prisekvivalenten, er det nødvendig å beregne antall atomer i et kilo rent gull. Nummeret vil bli hentet fra ca 25 sifre, og dette er uten å ta hensyn til den ideologiske verdien av denne artefakten. Men det er for tidlig å snakke om salget av kilogramstandarden, fordi verdenssamfunnet ennå ikke har kvittet seg med den eneste gjenværende fysiske standarden til det internasjonale enhetssystemet.
Jeg lurer på mål
I alle tidssoner på planeten bestemmes tiden i forhold til UTC (for eksempel UTC+4:00). Bemerkelsesverdig nok har forkortelsen ingen dekoding i det hele tatt; den ble vedtatt i 1970 av International Telecommunication Union. To alternativer ble foreslått: den engelske CUT (Coordinated Universal Time) og den franske TUC (Temps Universel Coordonné). Vi valgte en middels nøytral forkortelse.
På sjøen brukes knutemålet. For å måle farten til skipet ble det brukt en spesiell logg med noder i samme avstand, som ble kastet over bord og t alt antall noder i en viss tidsperiode. Moderne enheter er mye mer avanserte enn et tau med knuter, men navnet består.
Ordnøyaktighet, meninghvis ekstreme nøyaktighet og nøyaktighet kom til språk fra navnet på den gamle greske vektstandarden - skrupl. Den var lik 1,14 gram og ble brukt ved veiing av sølvmynter.
Navnet på pengeenheter kommer også ofte fra navn på vektmål. Så sølvmynter ble k alt sterling i Storbritannia, og 240 av disse myntene veide et pund. I det gamle Russland var «sølvhryvnias» eller «gullhryvnias» i bruk, som betydde et visst antall mynter uttrykt i vektekvivalenter.
Den merkelige målingen av bilhestekrefter har et veldig reelt opphav. Oppfinneren av dampmaskinen, James White, bestemte seg for å demonstrere fordelen med oppfinnelsen sin fremfor trekktransport på denne måten. Han regnet ut hvor mye en hest kan løfte en last per minutt og utpekte dette beløpet til én hestekrefter.
