Natančnost ni nikoli odveč. Zato je po vsem svetu ustvarjen in obstaja sistem mednarodnih meritev, izražen v etalonih vseh meritev, ki jih pozna človek. In v obsegu merskih enot izstopa le etalon kilograma. Navsezadnje je edini, ki ima fizični prototip v resničnem življenju. Koliko tehta in v kateri državi je shranjen mednarodni standard kilograma, bomo odgovorili v tem članku.
Zakaj potrebujemo standarde?
Kilogram, kot pomaranče, tehta enako v Afriki in Rusiji? Odgovor je da, skoraj. In vse zahvaljujoč mednarodnemu sistemu za določanje standardov kilograma, metra, sekunde in drugih fizičnih parametrov. Merilni standardi so potrebni za človeštvo, da zagotovi gospodarsko dejavnost (trgovina) in gradbeništvo (enotnost risb), industrijsko (enotnost zlitin) in kulturno (enotnost časovnih intervalov) in številna druga področja dejavnosti. In če notriČe se vaš iPhone v bližnji prihodnosti pokvari, je zelo verjetno, da se je to zgodilo zaradi spremembe teže najpomembnejšega standarda mase.
Zgodovina standardov
Vsaka civilizacija je imela svoje standarde in standarde, ki so se skozi stoletja spreminjali. V starem Egiptu so maso predmetov merili v kantarjih ali kikarjih. V stari Grčiji so bili to talenti in drahme. In v Rusiji so maso blaga merili v funtih ali tuljah. Hkrati so se ljudje različnih gospodarskih in političnih sistemov tako rekoč strinjali, da bo enota mase, dolžine ali drug parameter primerljiva z eno samo pogodbeno enoto. Zanimivo je, da se je lahko celo pud v starih časih med trgovci iz različnih držav razlikoval za tretjino.
fizika in standardi
Dogovori, pogosto besedni in pogojni, so delovali, dokler se človek resno ni lotil znanosti in inženiringa. Z razumevanjem zakonov fizike in kemije, razvojem industrije, nastankom parnega kotla in razvojem mednarodne trgovine so se pojavile potrebe po natančnejših enotnih standardih. Pripravljalno delo je bilo dolgo in mukotrpno. Fiziki, matematiki, kemiki po vsem svetu so delali, da bi našli univerzalni standard. In najprej - mednarodni standard kilograma, saj se iz mere teže odbijajo drugi fizični parametri (Amper, Volt, Watt).
Metrična konvencija
Pomemben dogodek se je zgodil na obrobju Pariza leta 1875. Takrat je metriko prvič podpisalo 17 držav (vključno z Rusijo).konvencija. To je mednarodna pogodba, ki zagotavlja enotnost standardov. Danes se ji je kot polnopravnih članic pridružilo 55 držav, kot pridruženih pa 41 držav. Hkrati sta bila ustanovljena Mednarodni urad za uteži in mere ter Mednarodni odbor za uteži in mere, katerih glavna naloga je spremljati enotnost standardizacije po vsem svetu.
Standardi prve metrične konvencije
Standard merilnika je bilo ravnilo iz zlitine platine in iridija (9 proti 1) z dolžino štiriinštiridesetmilijonskega dela pariškega poldnevnika. Standard kilograma iste zlitine je ustrezal masi enega litra (kubičnega decimetra) vode pri temperaturi 4 stopinje Celzija (najvišja gostota) pri standardnem tlaku nad morsko gladino. Standardna sekunda je bila 1/86400 povprečnega sončnega dneva. Vseh 17 držav, ki sodelujejo v konvenciji, je prejelo kopijo standarda.
mesto Z
Prototipi in izvirnik standarda so danes shranjeni v Zbornici za uteži in mere v Sèvresu blizu Pariza. Na obrobju Pariza je kraj, kjer je standard kilograma, metra, kandele (svetlobna jakost), ampera (trenutna jakost), kelvina (temperatura) in mola (kot enota snovi ni fizičnega standarda). shranjeni. Sistem uteži in mer, ki temelji na teh šestih standardih, se imenuje mednarodni sistem enot (SI). Toda zgodovina standardov se tu ni končala, šele začela se je.
SI
Standardni sistem, ki ga uporabljamo - SI (SI), iz francoskega Systeme International d'Unites - vključuje sedem osnovnih enot. To je meter (dolžina),kilogram (masa), amper (tok), kandela (intenzivnost svetlobe), kelvin (temperatura), mol (količina snovi). Vse druge fizikalne količine dobimo z različnimi matematičnimi izračuni z uporabo osnovnih veličin. Na primer, enota sile je kg x m/s2. Vse države na svetu, razen ZDA, Nigerije in Mjanmara, za meritve uporabljajo sistem SI, kar pomeni primerjavo neznane količine s standardom. In standard je enakovreden fizični vrednosti, za katero se vsi strinjajo, da je popolnoma točna.
Koliko je referenčni kilogram?
Zdi se nekaj preprostejšega - standard 1 kilograma je teža 1 litra vode. A v resnici to ni povsem res. Kaj vzeti za standard kilograma od približno 80 prototipov, je precej zapleteno vprašanje. Toda po naključju je bila izbrana optimalna varianta sestave zlitine, ki je trajala več kot 100 let. Standard kilograma mase je izdelan iz zlitine platine (90%) in iridija (10%) in je valj, katerega premer je enak višini in je 39,17 milimetrov. Izdelane so bile tudi njegove natančne kopije, v količini 80 kosov. Kopije standarda za kilogram se nahajajo v državah, ki sodelujejo v konvenciji. Glavni standard je shranjen v predmestju Pariza in je pokrit s tremi zaprtimi kapsulami. Kjer koli se nahaja etalon kilograma, se uskladitev z najpomembnejšim mednarodnim standardom izvede vsakih deset let.
Najpomembnejši standard
Mednarodni etalon kilograma je bil ulit leta 1889 in je shranjen v Sevresu v Franciji v sefu Mednarodnega urada za uteži in mere, pokrittrije zaprti stekleni pokrovčki. Le trije visoki predstavniki biroja imajo ključe tega sefa. Poleg glavnega standarda je v sefu tudi šest njegovih dvojnikov oziroma naslednikov. Vsako leto se glavno merilo teže, ki se vzame za standard kilograma, slovesno odstrani na pregled. In vsako leto postaja vedno tanjši. Razlog za to izgubo teže je ločitev atomov pri odstranitvi vzorca.
ruska različica
Kopija standarda je tudi v Rusiji. Shranjen je v Vseruskem raziskovalnem inštitutu za meroslovje. Mendelejeva v Sankt Peterburgu. Gre za dva platinasto-iridijeva prototipa - št. 12 in št. 26. Stojita na kremenčevem stojalu, pokrita z dvema steklenima pokrovčkoma in zaprta v kovinski sef. Temperatura zraka v kapsulah je 20 °C, vlažnost je 65%. Domači prototip tehta 1,000000087 kilogramov.
Kilogramski standard izgublja težo
Uskladitev standarda je pokazala, da je točnost nacionalnih standardov približno 2 µg. Vsi so shranjeni pod podobnimi pogoji, izračuni pa kažejo, da kilogramski standard v sto letih izgubi 3 x 10−8. Toda po definiciji masa mednarodnega etalona ustreza 1 kilogramu in vse spremembe dejanske mase standarda vodijo do spremembe same vrednosti kilograma. Leta 2007 se je izkazalo, da je kilogramski cilinder začel tehtati 50 mikrogramov manj. In njegovo hujšanje se nadaljuje.
Nove tehnologije in nov standard mere teže
Za odpravonapake, se išče nova struktura etalona kilograma. Obstaja razvoj za določitev standarda določene količine izotopov silicija-28. Obstaja projekt "Elektronski kilogram". Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (2005, ZDA) je zasnoval napravo, ki temelji na merjenju moči, potrebne za ustvarjanje elektromagnetnega polja, ki lahko dvigne 1 kg mase. Natančnost takšne meritve je 99,999995%. Obstaja razvoj definicije mase glede na maso mirovanja nevtrona. Ves ta razvoj in tehnologije bodo omogočili, da se izognemo vezanosti na standard fizične mase, da dosežemo večjo natančnost in možnost sprave kjer koli na svetu.
Drugi obetavni projekti
In medtem ko svetovni svetniki znanosti odločajo, kateri način reševanja problema je bolj zanesljiv, je najbolj obetaven projekt, pri katerem se masa sčasoma ne bo spreminjala. Tak standard bi bilo kubično telo atomov izotopa ogljika-12 z višino 8,11 centimetra. V takšni kocki bo 2250 x 281489633 atomov ogljika-12. Raziskovalci z Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo ZDA predlagajo določitev standarda kilograma z uporabo Planckove konstante in formule E=mc^2.
Sodobni metrični sistem
Sodobni standardi sploh niso takšni, kot so bili. Meter, ki je bil prvotno povezan z obodom planeta, danes ustreza razdalji, ki jo svetlobni žarek prepotuje v eni 299792458 sekundi. Toda sekunda je čas, v katerem mine 9192631770vibracije atoma cezija. Prednosti kvantne natančnosti so v tem primeru očitne, saj jih je mogoče reproducirati kjer koli na planetu. Kot rezultat, edini standard, ki fizično obstaja, ostaja standard kilograma.
Koliko stane standardni?
Standard, ki obstaja že več kot 100 let, je kot unikaten in artefaktni predmet že veliko vreden. Toda na splošno je za določitev ekvivalenta cene potrebno izračunati število atomov v kilogramu čistega zlata. Številka bo pridobljena iz približno 25 števk, in to brez upoštevanja ideološke vrednosti tega artefakta. A o prodaji etalona kilograma je še prezgodaj govoriti, saj se svetovna skupnost še ni znebila edinega preostalega fizičnega etalona mednarodnega sistema enot.
Zanima me meritve
V vseh časovnih pasovih planeta je čas določen glede na UTC (na primer UTC+4:00). Zanimivo je, da okrajšava sploh nima dekodiranja; leta 1970 jo je sprejela Mednarodna telekomunikacijska zveza. Predlagani sta bili dve možnosti: angleški CUT (Coordinated Universal Time) in francoski TUC (Temps Universel Coordonné). Izbrali smo srednje nevtralno okrajšavo.
Na morju se uporablja meritev vozla. Za merjenje hitrosti ladje je bil uporabljen poseben dnevnik z vozlišči na enaki razdalji, ki so ga vrgli čez krov in šteli število vozlišč za določeno časovno obdobje. Sodobne naprave so veliko naprednejše od vrvi z vozli, a ime ostaja.
Natančnost besed, pomenkaterega izjemna natančnost in natančnost je prišla v jezike iz imena starogrškega merila teže - skrupula. Bila je enaka 1,14 grama in je bila uporabljena pri tehtanju srebrnikov.
Ime denarnih enot pogosto izvira tudi iz imen mer teže. Torej so srebrnike v Veliki Britaniji imenovali šterling in 240 teh kovancev je tehtalo funt. V starodavni Rusiji so bile v uporabi »srebrne grivne« ali »zlate grivne«, kar je pomenilo določeno število kovancev, izraženo v ekvivalentu teže.
Čudno merjenje avtomobilskih konjskih moči ima zelo resničen izvor. Izumitelj parnega stroja James White se je odločil, da bo na ta način prikazal prednost svojega izuma pred vlečnim transportom. Izračunal je, koliko lahko konj dvigne bremena na minuto, in to količino označil kot eno konjsko moč.
