Precision är aldrig överflödig. Det är därför ett system av internationella mätningar har skapats och existerar över hela världen, uttryckt i standarderna för alla mätningar som är kända för människan. Och bara kilogramstandarden sticker ut i intervallet av måttenheter. Han är trots allt den enda som har en fysisk prototyp från verkligheten. Hur mycket den väger och i vilket land den internationella standarden för ett kilogram lagras, svarar vi i den här artikeln.
Varför behöver vi standarder?
Ett kilo, som apelsiner, väger lika mycket i Afrika och Ryssland? Svaret är ja, nästan. Och allt tack vare det internationella systemet för att bestämma standarderna för kilogram, meter, andra och andra fysiska parametrar. Mätstandarder är nödvändiga för mänskligheten för att säkerställa ekonomisk aktivitet (handel) och konstruktion (enhet av ritningar), industriell (enhet av legeringar) och kulturell (enhet av tidsintervall) och många andra verksamhetsområden. Och om iOm din iPhone går sönder inom en snar framtid, är det mycket troligt att detta hände på grund av förändringar i vikten av den viktigaste massstandarden.
Historia över standarder
Varje civilisation hade sina egna normer och normer, som förändrade varandra genom århundradena. I det forntida Egypten mättes massan av föremål i kantar eller kikkar. I det antika Grekland var dessa talanger och drakmer. Och i Ryssland mättes massan av varor i pund eller spolar. Samtidigt var människor i olika ekonomiska och politiska system så att säga överens om att enheten för massa, längd eller annan parameter skulle vara jämförbar med en enda avtalsenhet. Intressant nog kunde till och med en pud i antiken skilja sig med en tredjedel mellan köpmän från olika länder.
Fysik och standarder
Arrangemang, ofta verbala och villkorliga, fungerade tills en person tog upp vetenskap och teknik på allvar. Med förståelsen av fysikens och kemins lagar, industrins utveckling, skapandet av ångpannan och utvecklingen av internationell handel, fanns det ett behov av mer exakta enhetliga standarder. Det förberedande arbetet var långt och mödosamt. Fysiker, matematiker, kemister över hela världen arbetade för att hitta en universell standard. Och först av allt - den internationella standarden för kilogram, eftersom det är från viktmåttet som andra fysiska parametrar (Ampere, Volt, Watt) stöts bort.
Metrisk konvention
En betydande händelse ägde rum i utkanten av Paris 1875. Då skrev för första gången 17 länder (inklusive Ryssland) under måttetkonvent. Detta är ett internationellt fördrag som säkerställer enhetliga standarder. Idag har 55 länder anslutit sig som fullvärdiga medlemmar och 41 länder som associerade medlemmar. Samtidigt skapades International Bureau of Weights and Measures och International Committee of Weights and Measures, vars huvuduppgift är att övervaka standardiseringens enhet runt om i världen.
Standarder för den första metriska konventionen
Mätarens standard var en linjal gjord av en legering av platina och iridium (9 till 1) med en längd av en fyrtiomiljondelsdel av Parismeridianen. Kilogramstandarden för samma legering motsvarade massan av en liter (kubikdecimeter) vatten vid en temperatur av 4 grader Celsius (den högsta densiteten) vid standardtryck över havet. Standardsekunden var 1/86400 av den genomsnittliga soldagen. Alla 17 länder som deltog i konventet fick en kopia av standarden.
Place Z
Prototyper och originalet av standarden förvaras idag i Chamber of Weights and Measures i Sèvres nära Paris. Det är i utkanten av Paris som platsen där standarden för kilogram, meter, candela (ljusintensitet), ampere (strömintensitet), kelvin (temperatur) och mol (som en enhet av materia, det finns ingen fysisk standard) är lagrad. Systemet av vikter och mått som bygger på dessa sex standarder kallas International System of Units (SI). Men historien om standarder slutade inte där, den hade bara börjat.
SI
Standardsystemet vi använder - SI (SI), från franska Systeme International d'Unites - innehåller sju basenheter. Detta är en meter (längd),kilogram (massa), ampere (ström), candela (ljusintensitet), kelvin (temperatur), mol (mängd ämne). Alla andra fysiska storheter erhålls genom olika matematiska beräkningar med basstorheter. Till exempel är kraftenheten kg x m/s2. Alla länder i världen, förutom USA, Nigeria och Myanmar, använder SI-systemet för mätningar, vilket innebär att man jämför en okänd storhet med en standard. Och en standard motsvarar ett fysiskt värde som alla är överens om är absolut korrekt.
Referenskilo är hur mycket?
Det verkar något enklare - standarden på 1 kilogram är vikten av 1 liter vatten. Men i själva verket är detta inte helt sant. Vad man ska ta som kilogramstandard från ett 80-tal prototyper är en ganska komplicerad fråga. Men av en slump valdes den optimala varianten av legeringens sammansättning, som varade mer än 100 år. Standarden för ett kilogram massa är gjord av en legering av platina (90%) och iridium (10%) och är en cylinder, vars diameter är lika med höjden och är 39,17 millimeter. Dess exakta kopior gjordes också, i mängden 80 stycken. Kopior av kilogramstandarden finns i de länder som deltar i konventionen. Huvudstandarden förvaras i Paris förorter och är täckt med tre förseglade kapslar. Vart än kilogramstandarden finns, utförs avstämning med den viktigaste internationella standarden vart tionde år.
Den viktigaste standarden
Den internationella standarden för kilogram gjuts 1889 och förvaras i Sevres i Frankrike i kassaskåpet hos International Bureau of Weights and Measures, täckttre förseglade glaskåpor. Endast tre högt uppsatta representanter för byrån har nycklarna till detta kassaskåp. Tillsammans med huvudstandarden finns det också sex av dess dubblar eller efterföljare i kassaskåpet. Varje år tas det huvudsakliga viktmåttet, som tas som standard för kilogram, högtidligt bort för undersökning. Och för varje år blir han smalare och smalare. Anledningen till denna viktminskning är att atomerna lossnar när provet tas bort.
rysk version
En kopia av standarden finns också i Ryssland. Det lagras i All-Russian Research Institute of Metrology. Mendeleev i St Petersburg. Dessa är två platina-iridium-prototyper - nr 12 och nr 26. De är på ett kvartsstativ, täckta med två glaslock och stängda i ett metallskåp. Lufttemperaturen inuti kapslarna är 20 °C, luftfuktigheten är 65 %. Den inhemska prototypen väger 1,000000087 kilogram.
Kilogram standard går ner i vikt
Avstämning av standarden visade att de nationella standardernas noggrannhet är cirka 2 µg. Alla lagras under liknande förhållanden, och beräkningar visar att kilogramstandarden tappar 3 x 10−8i vikt på hundra år. Men per definition motsvarar massan av den internationella standarden 1 kilogram, och alla förändringar i standardens faktiska massa leder till en förändring av själva kilogramvärdet. 2007 visade det sig att kilogramcylindern började väga 50 mikrogram mindre. Och hans viktminskning fortsätter.
Ny teknik och en ny standard för viktmått
Att eliminerafel söks en ny struktur av kilogramstandarden. Det finns utvecklingar för att bestämma standarden för en viss mängd kisel-28 isotoper. Det finns ett projekt "Elektroniskt kilogram". National Institute of Standards and Technology (2005, USA) designade en enhet baserad på att mäta den effekt som krävs för att skapa ett elektromagnetiskt fält som kan lyfta 1 kg massa. Noggrannheten för en sådan mätning är 99,999995 %. Det finns utvecklingar av definitionen av massa i förhållande till neutronens vilomassa. Alla dessa utvecklingar och teknologier kommer att göra det möjligt att komma ifrån att vara bunden till en fysisk massstandard, för att uppnå högre noggrannhet och möjlighet till försoning var som helst i världen.
Andra lovande projekt
Och medan världens vetenskapsmän bestämmer vilket sätt att lösa problemet som är mer tillförlitligt, är det mest lovande projektet där massan inte kommer att förändras över tiden. En sådan standard skulle vara en kubisk kropp av kol-12 isotopatomer med en höjd av 8,11 centimeter. I en sådan kub kommer det att finnas 2250 x 281489633 kol-12 atomer. Forskare från US National Institute of Standards and Technology föreslår att man ska bestämma kilogramstandarden med hjälp av Plancks konstant och formeln E=mc^2.
Modernt metriskt system
Moderna standarder är inte alls vad de brukade vara. Mätaren, ursprungligen relaterad till planetens omkrets, motsvarar idag det avstånd som en ljusstråle färdas på en 299792458:e sekund. Men en andra är den tid under vilken 9192631770 passerarvibrationer av cesiumatomen. Fördelarna med kvantprecision i det här fallet är uppenbara, eftersom de kan reproduceras var som helst på planeten. Som ett resultat förblir den enda standarden som finns fysiskt kilogramstandarden.
Hur mycket kostar standarden?
Efter att ha funnits i mer än 100 år är standarden redan värd mycket, som en unik artefaktvara. Men i allmänhet, för att bestämma prisekvivalenten, är det nödvändigt att beräkna antalet atomer i ett kilogram rent guld. Numret kommer att erhållas från cirka 25 siffror, och detta utan att ta hänsyn till det ideologiska värdet av denna artefakt. Men det är för tidigt att tala om försäljningen av kilogramstandarden, eftersom världssamfundet ännu inte har blivit av med den enda kvarvarande fysiska standarden i det internationella enhetssystemet.
Jag undrar över mått
I alla tidszoner på planeten bestäms tiden i förhållande till UTC (till exempel UTC+4:00). Anmärkningsvärt nog har förkortningen ingen avkodning alls, den antogs 1970 av International Telecommunication Union. Två alternativ föreslogs: den engelska CUT (Coordinated Universal Time) och den franska TUC (Temps Universel Coordonné). Vi valde en medelneutral förkortning.
Till sjöss används knutmåttet. För att mäta farten på fartyget användes en speciell logg med noder på samma avstånd, som kastades överbord och räknade antalet noder under en viss tid. Moderna enheter är mycket mer avancerade än ett rep med knutar, men namnet finns kvar.
Ordets noggrannhet, betydelsevars extrema noggrannhet och noggrannhet kom till språken från namnet på den antika grekiska viktstandarden - skrupler. Det var lika med 1,14 gram och användes vid vägning av silvermynt.
Namnet på monetära enheter kommer också ofta från namnen på viktmått. Så silvermynt kallades sterling i Storbritannien, och 240 av dessa mynt vägde ett pund. I det antika Ryssland användes "silverhryvnias" eller "guldhryvnias", vilket innebar ett visst antal mynt uttryckt i viktekvivalenter.
Det märkliga måttet på bilhästkrafter har ett mycket verkligt ursprung. Uppfinnaren av ångmaskinen, James White, bestämde sig för att på detta sätt demonstrera fördelen med sin uppfinning framför dragkraftstransport. Han beräknade hur mycket en häst kan lyfta en last per minut och angav detta belopp som en hästkraft.
