A pontosság soha nem felesleges. Ezért jött létre és létezik az egész világon egy nemzetközi mérési rendszer, amely az ember által ismert összes mérés szabványában fejeződik ki. És csak a kilogramm szabvány emelkedik ki a mértékegységek tartományából. Végül is ő az egyetlen, akinek van fizikai valós prototípusa. Hogy mennyi a súlya, és melyik országban tárolják a kilogramm nemzetközi szabványt, arra ebben a cikkben válaszolunk.
Miért van szükségünk szabványokra?
Egy kiló, mint a narancs, ugyanannyit nyom Afrikában és Oroszországban? A válasz igen, majdnem. És mindez a kilogramm, méter, másodperc és egyéb fizikai paraméterek szabványainak meghatározására szolgáló nemzetközi rendszernek köszönhető. Mérési szabványok szükségesek az emberiség számára a gazdasági tevékenység (kereskedelem) és az építőipar (rajzok egysége), az ipari (ötvözetek egysége) és a kulturális (időintervallumok egysége) és sok más tevékenységi terület biztosításához. És ha beHa iPhone-ja a közeljövőben elromlik, nagyon valószínű, hogy ez a legfontosabb tömegstandard súlyának változása miatt történt.
Szabványok története
Minden civilizációnak megvoltak a saját szabványai és normái, amelyek az évszázadok során megváltoztatták egymást. Az ókori Egyiptomban a tárgyak tömegét kantárban vagy kikkarban mérték. Az ókori Görögországban ezek tehetségek és drachmák voltak. Oroszországban pedig az áruk tömegét fontban vagy orsóban mérték. Ugyanakkor a különböző gazdasági és politikai rendszerekhez tartozó emberek megegyeztek abban, hogy a tömeg, a hossz vagy más paraméter mértékegysége egyetlen szerződéses egységhez hasonlítható. Érdekes módon az ókorban még egy pud is harmadával különbözhetett a különböző országokból származó kereskedők között.
Fizika és szabványok
A gyakran verbális és feltételes megállapodások addig működtek, amíg az ember komolyan nem foglalkozott a tudomány és a mérnöki tudományokkal. A fizika és a kémia törvényeinek megértésével, az ipar fejlődésével, a gőzkazán létrehozásával, a nemzetközi kereskedelem fejlődésével egyre pontosabb egységes szabványokra volt szükség. Az előkészítő munka hosszú és fáradságos volt. Fizikusok, matematikusok, vegyészek szerte a világon azon dolgoztak, hogy megtaláljanak egy univerzális szabványt. És mindenekelőtt - a kilogramm nemzetközi szabványa, mivel a súlyméréstől függenek az egyéb fizikai paraméterek (Amper, Volt, Watt).
Metrikus konvenció
1875-ben jelentős esemény történt Párizs külvárosában. Akkor először 17 ország (köztük Oroszország) írta alá a mérőszámotegyezmény. Ez egy nemzetközi szerződés, amely biztosítja a szabványok egységét. Mára 55 ország csatlakozott teljes jogú tagként és 41 ország társult tagként. Ezzel egyidőben megalakult a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda és a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottság is, melynek fő feladata a szabványosítás egységének figyelemmel kísérése világszerte.
Az első metrikus egyezmény szabványai
A mérő etalonja egy platina és irídium ötvözetéből (9:1) készült vonalzó volt, amelynek hossza a párizsi meridián egy negyvenmilliomodik része. Ugyanennek az ötvözetnek a kilogramm-normája egy liter (köbdeciméter) víz tömegének felelt meg 4 Celsius-fok (a legnagyobb sűrűség) hőmérsékletű szabványos tengerszint feletti nyomáson. A standard másodperc az átlagos napsugárzás 1/86400-a volt. Az egyezményben résztvevő mind a 17 ország megkapta a szabvány egy példányát.
Z hely
A prototípusokat és a szabvány eredeti példányát ma a Párizs melletti Sèvres-ben található Súly- és Mértékkamra tárolja. Párizs külvárosában van az a hely, ahol a kilogramm, a méter, a kandela (fényerősség), az amper (áramerősség), a kelvin (hőmérséklet) és a mol (mint az anyag egysége, nincs fizikai mérce) szabvány. tárolva. Az ezen a hat szabványon alapuló súly- és mértékrendszert Nemzetközi Mértékegységrendszernek (SI) nevezik. De a szabványok története ezzel nem ért véget, csak most kezdődött.
SI
Az általunk használt szabványos rendszer - SI (SI), a francia Systeme International d'Unites-tól - hét alapegységet tartalmaz. Ez egy méter (hossz),kilogramm (tömeg), amper (áram), kandela (fényintenzitás), kelvin (hőmérséklet), mol (anyagmennyiség). Az összes többi fizikai mennyiséget különféle matematikai számításokkal kapjuk meg alapmennyiségek felhasználásával. Például az erő mértékegysége: kg x m/s2. A világ összes országa, kivéve az Egyesült Államokat, Nigériát és Mianmart, az SI-rendszert alkalmazza a mérésekhez, ami azt jelenti, hogy egy ismeretlen mennyiséget hasonlítanak össze egy etalonnal. A szabvány pedig egyenértékű egy fizikai értékkel, amelyről mindenki egyetért, hogy abszolút pontos.
A referenciakiló mennyi?
Egyszerűbbnek tűnik – az 1 kilogramm szabvány 1 liter víz súlya. De valójában ez nem teljesen igaz. Meglehetősen bonyolult kérdés, hogy körülbelül 80 prototípusból mit vegyünk kilós szabványnak. De véletlenül az ötvözet összetételének optimális változatát választották, amely több mint 100 évig tartott. A tömeg kilogrammjának etalonja platina (90%) és irídium (10%) ötvözetéből készült, és egy henger, amelynek átmérője megegyezik a magassággal és 39,17 milliméter. Pontos másolatai is készültek, 80 darab mennyiségben. A kilogramm szabvány másolatai az egyezményben részt vevő országokban találhatók. A fő szabványt Párizs külvárosában tárolják, és három lezárt kapszulával borítják. Bárhol is van a kilogramm szabvány, tízévente megtörténik az egyeztetés a legfontosabb nemzetközi szabvánnyal.
A legfontosabb szabvány
A kilogramm nemzetközi etalonját 1889-ben öntötték ki, és a franciaországi Sevres-ben, a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda széfjében, letakarva tárolják.három lezárt üvegkupak. Csak az iroda három magas rangú képviselőjének van kulcsa ehhez a széfhez. A fő szabvány mellett hat annak kettőse vagy utódja is van a széfben. Minden évben a fő súlymértéket, amelyet a kilogramm mértékének tekintenek, ünnepélyesen eltávolítják vizsgálat céljából. És évről évre egyre vékonyabb lesz. Ennek a súlyvesztésnek az az oka, hogy a minta eltávolításakor az atomok leválnak.
orosz verzió
A szabvány egy példánya Oroszországban is megtalálható. Az Összoroszországi Metrológiai Kutatóintézetben tárolják. Mengyelejev Szentpéterváron. Két platina-iridium prototípusról van szó - No. 12 és No. 26. Kvarc állványon vannak, két üvegkupakkal letakarva és fém széfbe zárva. A kapszulák belsejében a levegő hőmérséklete 20 °C, a páratartalom 65%. A hazai prototípus 1,000000087 kilogrammot nyom.
A kilogramm-szabvány a fogyásban van
A szabvány egyeztetése azt mutatta, hogy a nemzeti szabványok pontossága körülbelül 2 µg. Mindegyiket hasonló körülmények között tárolják, és a számítások szerint a kilogramm szabvány száz év alatt 3 x 10−8súlyt veszít. De értelemszerűen a nemzetközi szabvány tömege 1 kilogrammnak felel meg, és a szabvány tényleges tömegének bármilyen változása a kilogramm értékének változásához vezet. 2007-ben kiderült, hogy a kilogrammos henger súlya 50 mikrogrammal kisebb lett. És a fogyása folytatódik.
Új technológiák és a súlymérés új szabványa
A megszüntetésérehibákat, a kilogramm szabvány új szerkezetét keresik. Vannak fejlesztések bizonyos mennyiségű szilícium-28 izotóp standardjának meghatározására. Van egy „Elektronikus kilogramm” projekt. A National Institute of Standards and Technology (2005, USA) olyan eszközt tervezett, amely az 1 kg tömeg felemelésére képes elektromágneses tér létrehozásához szükséges teljesítmény mérésén alapul. Egy ilyen mérés pontossága 99,999995%. A tömeg meghatározása a neutron nyugalmi tömegéhez viszonyítva fejlõdött. Mindezek a fejlesztések és technológiák lehetővé teszik a fizikai tömegszabványhoz való kötődés elkerülését, a nagyobb pontosság és az egyeztetés lehetőségének elérését bárhol a világon.
Egyéb ígéretes projektek
És miközben a világ tudományának fényesei azt határozzák meg, hogy a probléma megoldásának melyik módja a megbízhatóbb, a legígéretesebb az a projekt, amelyben a tömeg nem változik az idő múlásával. Ilyen szabvány egy 8,11 centiméter magas szén-12 izotóp atomokból álló köbös test lenne. Egy ilyen kocka 2250 x 281489633 szén-12 atomot tartalmaz. Az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézetének kutatói a kilogramm-standard meghatározását javasolják a Planck-állandó és az E=mc^2 képlet segítségével.
Modern metrikus rendszer
A modern szabványok egyáltalán nem olyanok, mint régen. Az eredetileg a bolygó kerületéhez kapcsolódó mérő ma annak a távolságnak felel meg, amelyet egy fénysugár a másodperc 299792458. része alatt megtesz. De egy másodperc az az idő, amely alatt 9192631770 telik ela cézium atom rezgései. A kvantumpontosság előnyei ebben az esetben nyilvánvalóak, mivel a bolygó bármely pontján reprodukálhatók. Ennek eredményeként az egyetlen fizikai szabvány a kilogramm szabvány marad.
Mennyibe kerül a szabvány?
A több mint 100 éve létező szabvány már most is sokat ér, mint egyedi és műtárgy. De általában az áregyenérték meghatározásához ki kell számítani az atomok számát egy kilogramm tiszta aranyban. A számot körülbelül 25 számjegyből kapjuk meg, anélkül, hogy figyelembe vennénk ennek a műtárgynak az ideológiai értékét. De még korai a kilogramm szabvány eladásáról beszélni, mert a világközösség még nem szabadult meg a nemzetközi mértékegységrendszer egyetlen megmaradt fizikai etalonjától.
Kíváncsi vagyok a mérésekre
A bolygó minden időzónájában az idő az UTC-hez viszonyítva kerül meghatározásra (például UTC+4:00). Figyelemre méltó, hogy a rövidítésnek egyáltalán nincs dekódolása, a Nemzetközi Távközlési Unió 1970-ben fogadta el. Két lehetőséget javasoltak: az angol CUT-t (Coordinated Universal Time) és a francia TUC-t (Temps Universel Coordonné). Egy közepesen semleges rövidítést választottunk.
Tengeren a csomómérés használatos. A hajó sebességének mérésére egy speciális, azonos távolságra lévő csomópontokkal rendelkező naplót használtak, amelyet a fedélzetre dobtak, és egy bizonyos ideig számolták a csomópontok számát. A modern eszközök sokkal fejlettebbek, mint egy csomós kötél, de a név megmarad.
A szó aprólékossága, jelentésemelynek rendkívüli pontossága és pontossága az ókori görög súlymérték - aggályos - nevéből származik. 1,14 grammnak felelt meg, és ezüstérmék mérésére használták.
A pénzegységek neve is gyakran a súlymértékek elnevezéséből ered. Tehát az ezüstérméket sterlingnek hívták Nagy-Britanniában, és ezekből 240 érme egy fontot nyomott. Az ókori Oroszországban az „ezüst hrivnya” vagy „arany hrivnya” volt használatban, ami bizonyos számú érmét jelentett súlyegyenértékben kifejezve.
Az autók lóerejének furcsa mérésének nagyon is valóságos eredete van. A gőzgép feltalálója, James White úgy döntött, hogy ezen a módon demonstrálja találmánya előnyét a vontatási közlekedéssel szemben. Kiszámolta, hogy egy ló percenként mennyi terhet tud felemelni, és ezt a mennyiséget egy lóerőnek jelölte meg.
