Új szabvány határozza meg a kilogrammot 20. május 2019-tól. Shutterstock / Piotr Wytrazek

Folyamatosan mérjük a dolgokat - meddig, mennyire nehéz, mennyire meleg stb. -, mert szükségünk van olyan dolgokra, mint a kereskedelem, az egészség és a tudás. De annak biztosítása, hogy méréseink összehasonlítsák az almát az almával, kihívást jelentett: hogyan lehet megtudni, hogy kilogramm súlyom vagy méteres hosszúságom megegyezik-e az önével.

Az évek során megpróbálták meghatározni a mértékegységeket. De 20. május 2019. - Nemzetközi metrológiai nap - látja a teljes felülvizsgálat ezeknek a szabványoknak a szerepe.

Nem fogsz észrevenni semmit - nem leszel nehezebb vagy könnyebb, mint az előző nap -, mert az átmenet zökkenőmentes volt.

Csak a hét alapegység meghatározása SI (Système International d'Unités, vagy az egységek nemzetközi rendszere) most teljesen más, mint tegnap.

A (SI) szabványok új meghatározása a kilogramm (kg), méter (m), másodperc (ek), amper (A), kelvin (K), mol (mol) és kandela (cd) esetében. BEEP, CC BY-ND

Hogyan szoktuk mérni

Az emberek mindig tudtak számolni, de ahogy fejlődtünk, gyorsan átálltunk a hosszúság, a súly és az idő mérésére.

Az egyiptomi fáraók piramisokat építettek a királyi alkar hossza alapján, amelyet Royal Cubit néven ismertek. Ezt mérnökpapok tartották meg és hirdették ki, akik a halál fájdalma alatt fenntartották a színvonalat.

Metrológia működés közben - a halottak és az egyiptomi királyi kölyök (a fekete rúd) lelkének mérlegelése. Brynn Hibbert

De a könyök nem volt állandó egység az idő múlásával - körülbelül fél méter volt, plusz -mínusz néhány tíz milliméter a mai mérések szerint.

Az egyetemes tizedesérték-készlet első javaslatát John Wilkins, 1668-ban, a londoni Királyi Társaság akkori titkára tette.

A lendület valami praktikus cselekedethez a francia forradalommal járt. A franciák határozták meg a hosszúság és a tömeg első normáit, két platina standarddal, amely a mérőt és a kilogrammot képviselte 22. június 1799-én a párizsi Archives de la République-ban.

Megállapított szabványok

A tudósok támogatták az ötletet, Carl Friedrich Gauss német matematikus különösen lelkes. 17 nemzet képviselői gyűltek össze, hogy létrehozzák az egységek nemzetközi rendszerét a Mérőegyezményi szerződés május 20, 1875.

Franciaország, amelynek utcai hitvallása megtépázta a francia – porosz háborút, és nem volt az a tudományos hatalom, amely valaha volt, felkínált kastélyt kínált a Saint-Cloud-erdőben, mint az új rendszer nemzetközi otthonát.

BIPM, az SI otthona. Brynn Hibbert (2012)

A Breteuil pavilonban ma is található a Bureau International de Poids et Mesures (BEEP), ahol a Kilogram Nemzetközi Prototípusa (a továbbiakban a Nagy K) található két széfben és három üveg harangban.

A Big K egy platina-irídium csiszolt tömbje, amelyet a kilogramm meghatározására használnak, és amelyhez végül az összes kilogrammosúlyt megmérik. (Az eredetit csak háromszor mérlegelték számos, közel azonos másolattal.)

A kilogramm nemzetközi prototípusa (a Big K). A fénykép a BIPM jóvoltából

A vitában kiemelt szerepet játszó britek, akik platina-irídium kilogrammot biztosítottak, 1884-ig nem voltak hajlandóak aláírni a szerződést.

Már akkor is csak a tudósok használták az új rendszert, a mindennapi életet hagyományos birodalmi mértékegységekben mérték, például fontban és unciában, lábban és hüvelykben.

Az Egyesült Államok aznap aláírta a Szerződést, de aztán soha nem hajtotta végre, a brit birodalmi rendszer saját változatánál lógva, amelyet ma is többnyire használ.

Az USA azonban 1999 -ben elronthatta ezt a döntést, amikor a Mars Climate Orbiter (Orlando) akció közben eltűnt. Az jelentést az eseményről, amelyet furcsa módon „balesetnek” neveznek (amely 193.1-ben 1999 millió dollárba került), így szólt:

[…] Az MCO űrhajó elvesztésének kiváltó oka az volt, hogy nem használtak metrikus egységeket a pályamodellekben használt „Small Forces” földi szoftver fájl kódolásában.

Lényegében az űrhajó elveszett a Mars légkörében, amikor a tervezettnél alacsonyabban keringett.

Az új SI meghatározások

Miért éppen ma a változás? A korábbi definíciókkal kapcsolatos fő problémák a kilogramm, nem voltak stabilak, és az elektromos áram egység, az amper esetében nem realizálhatók.

A hivatalos példányok mérlegeléséből pedig azt gondoljuk, hogy a Big K lassan elveszítette tömegét.

Az összes egységet most közös módon definiálják, a BIPM által „explicit állandó”Megfogalmazás.

Az elképzelés az, hogy univerzális állandót veszünk fel - például a fény sebességét vákuumban -, és ezentúl a bizonytalanság nélkül rögzítjük számértékét a legjobban mért értékünkön.

A valóság rögzített, a szám fix, és így az egységek már meghatározva vannak.

Ezért meg kellett találnunk hét állandót, és meg kell győződnünk arról, hogy minden mérés következetes, a mérési bizonytalanságon belül, majd elkezdjük a visszaszámlálást a mai napig. (Az összes műszaki részlet elérhető itt.)

Ausztráliának nagy segítsége volt a Föld legkerekebb makroszkopikus tárgyának elkészítésében, egy szilícium gömböt használtak a mérésére Avogadro állandó, rögzített mennyiségű anyagban lévő entitások száma. Ez határozza meg most az SI egységet, a mólt, amelyet nagyrészt a kémiában használnak.

Walter Giardini, az Ausztrál Nemzeti Mérőintézet munkatársa, szilikongömböt tart az Avogadro projekt részeként. Brynn Hibbert

A standardtól a műtárgyig

Mi van a Big K-val - a szokásos kilogrammal? Ma nagy történelmi jelentőségű, mérhető objektummá válik, tömegének mérési bizonytalansága lesz.

Mától a kilogrammot a Planck-állandó segítségével határozzák meg, ami nem változik a kvantumfizikától.

A kihívás azonban most az, hogy elmagyarázza ezeket az új definíciókat az embereknek - különösen a nem tudósoknak -, hogy megértsék. Egy kilogramm és egy fémtömb összehasonlítása egyszerű.

Technikailag egy kilogramm (kg) most definiálva:

[…] A Planck-állandó állandó számértékének felvételével h hogy 6.626 070 15 × 10^-34 ha azt J s egységben fejezzük ki, amely megegyezik kg m-rel² s^-1, ahol a mérő és a második meghatározása a c and ??_Cs.

A szerzőről

David Brynn Hibbert, az analitikai kémia emeritus professzora, UNSW

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon