Přesnost není nikdy zbytečná. Proto byl vytvořen systém mezinárodních měření, který existuje po celém světě, vyjádřený v normách všech měření známých člověku. A v rozsahu jednotek měření vyniká pouze norma kilogramů. Koneckonců, on je jediný, kdo má fyzický skutečný prototyp. Kolik váží a ve které zemi je uložen mezinárodní standard kilogramu, odpovíme v tomto článku.
Proč potřebujeme normy?
Kilo jako pomeranče váží v Africe a Rusku stejně? Odpověď je ano, téměř. A to vše díky mezinárodnímu systému pro určování norem kilogramu, metru, sekundy a dalších fyzických parametrů. Měřící etalony jsou pro lidstvo nezbytné pro zajištění ekonomické činnosti (obchod) a stavebnictví (jednota výkresů), průmyslové (jednota slitin) a kulturní (jednota časových intervalů) a mnoho dalších oblastí činnosti. A pokud vPokud se váš iPhone v blízké budoucnosti rozbije, je velmi pravděpodobné, že k tomu došlo kvůli změnám hmotnosti nejdůležitějšího etalonu hmotnosti.
Historie standardů
Každá civilizace měla své vlastní standardy a standardy, které se v průběhu staletí vzájemně měnily. Ve starověkém Egyptě se hmotnost předmětů měřila v kantarech nebo kikkarech. Ve starověkém Řecku to byly talenty a drachmy. A v Rusku se hmotnost zboží měřila v librách nebo cívkách. Zároveň se lidé různých ekonomických a politických systémů takříkajíc shodli, že jednotka hmotnosti, délky nebo jiného parametru bude srovnatelná s jedinou smluvní jednotkou. Zajímavé je, že i pudink ve starověku se mezi obchodníky z různých zemí mohl lišit o třetinu.
Fyzika a normy
Ujednání, často verbální a podmíněná, fungovala, dokud člověk nezačal vážně vědu a techniku. S pochopením fyzikálních a chemických zákonů, rozvojem průmyslu, vytvořením parního kotle a rozvojem mezinárodního obchodu vznikla potřeba přesnějších jednotných norem. Přípravné práce byly dlouhé a namáhavé. Fyzici, matematici, chemici po celém světě pracovali na nalezení univerzálního standardu. A za prvé - mezinárodní standard kilogramu, protože od míry hmotnosti se odpuzují další fyzické parametry (Ampér, Volt, Watt).
Metrická konvence
Významná událost se odehrála na předměstí Paříže v roce 1875. Poté metriku poprvé podepsalo 17 zemí (včetně Ruska).konvence. Jedná se o mezinárodní smlouvu, která zajišťuje jednotu norem. Dnes se k ní připojilo 55 zemí jako řádní členové a 41 zemí jako přidružení členové. Zároveň byly vytvořeny Mezinárodní úřad pro váhy a míry a Mezinárodní výbor pro míry a váhy, jejichž hlavním úkolem je sledovat jednotu standardizace po celém světě.
Standardy první metrické konvence
Etalonem metru bylo pravítko ze slitiny platiny a iridia (9 ku 1) o délce jedné čtyřicetimiliontiny pařížského poledníku. Kilogramový etalon stejné slitiny odpovídal hmotnosti jednoho litru (decimetr krychlový) vody o teplotě 4 stupně Celsia (nejvyšší hustota) při standardním tlaku nad mořem. Standardní sekunda byla 1/86400 průměrného slunečního dne. Všech 17 zemí účastnících se úmluvy obdrželo kopii normy.
Místo Z
Prototypy a originál standardu jsou dnes uloženy v Komoře vah a měr v Sèvres u Paříže. Právě na předměstí Paříže je místo, kde je etalon kilogram, metr, kandela (intenzita světla), ampér (intenzita proudu), kelvin (teplota) a mol (jako jednotka hmoty neexistuje žádná fyzikální norma). uloženy. Systém vah a měr, který je založen na těchto šesti standardech, se nazývá Mezinárodní systém jednotek (SI). Tím ale historie standardů neskončila, právě začala.
SI
Standardní systém, který používáme – SI (SI), od francouzského Systeme International d'Unites – obsahuje sedm základních jednotek. Toto je metr (délka),kilogram (hmotnost), ampér (proud), kandela (intenzita světla), kelvin (teplota), mol (látkové množství). Všechny ostatní fyzikální veličiny získáme různými matematickými výpočty pomocí základních veličin. Například jednotka síly je kg x m/s2. Všechny země světa kromě Spojených států, Nigérie a Myanmaru používají pro měření systém SI, což znamená porovnávání neznámé veličiny s etalonem. A standard je ekvivalentem fyzické hodnoty, o které všichni souhlasí, že je naprosto přesná.
Referenční kilo je kolik?
Zdálo by se něco jednoduššího – norma 1 kilogram je hmotnost 1 litru vody. Ale ve skutečnosti to není tak úplně pravda. Co vzít za kilogramový standard z cca 80 prototypů je poměrně složitá otázka. Ale náhodou byla zvolena optimální varianta složení slitiny, která vydržela více než 100 let. Etalon kilogramu hmoty je vyroben ze slitiny platiny (90 %) a iridia (10 %) a jedná se o válec, jehož průměr se rovná výšce a je 39,17 milimetrů. Byly vyrobeny i jeho přesné kopie, a to v počtu 80 kusů. Kopie kilogramového standardu jsou umístěny v zemích účastnících se úmluvy. Hlavní standard je uložen na předměstí Paříže a je pokryt třemi zatavenými kapslemi. Kdekoli se kilogramový standard nachází, sladění s nejdůležitějším mezinárodním standardem se provádí každých deset let.
Nejdůležitější standard
Mezinárodní etalon kilogramu byl odlit v roce 1889 a je uložen v Sevres ve Francii v sejfu Mezinárodního úřadu pro míry a váhy.tři uzavřené skleněné uzávěry. Klíče od tohoto trezoru mají pouze tři vysocí představitelé úřadu. Spolu s hlavním standardem je v trezoru i šest jeho dvojníků či nástupců. Každý rok je hlavní míra hmotnosti, která je brána jako etalon kilogramu, slavnostně odebrána ke kontrole. A každým rokem je hubenější a hubenější. Důvodem tohoto úbytku hmotnosti je oddělení atomů při odebírání vzorku.
ruská verze
Kopie standardu je také v Rusku. Je uložen ve Všeruském výzkumném ústavu metrologie. Mendělejev v Petrohradě. Jedná se o dva platino-iridiové prototypy - č. 12 a č. 26. Jsou na křemenném stojanu, zakryté dvěma skleněnými uzávěry a uzavřené v kovovém trezoru. Teplota vzduchu uvnitř kapslí je 20 °C, vlhkost 65 %. Domácí prototyp váží 1,000000087 kilogramů.
Kilogramový standard hubne
Odsouhlasení standardu ukázalo, že přesnost národních standardů je asi 2 µg. Všechny jsou skladovány za podobných podmínek a výpočty ukazují, že kilogramový etalon ztratí za sto let hmotnost 3 x 10−8. Ale podle definice hmotnost mezinárodního standardu odpovídá 1 kilogramu a jakékoli změny skutečné hmotnosti standardu vedou ke změně samotné hodnoty kilogramu. V roce 2007 se ukázalo, že kilogramový válec začal vážit o 50 mikrogramů méně. A jeho hubnutí pokračuje.
Nové technologie a nový standard měření hmotnosti
Odstranitchyby, hledá se nová struktura kilogramového standardu. Existuje vývoj k určení standardu určitého množství izotopů křemíku-28. Existuje projekt „Elektronický kilogram“. National Institute of Standards and Technology (2005, USA) navrhl zařízení založené na měření výkonu potřebného k vytvoření elektromagnetického pole schopného zvednout 1 kg hmoty. Přesnost takového měření je 99,999995 %. Dochází k vývoji definice hmotnosti ve vztahu ke klidové hmotnosti neutronu. Všechny tyto vývojové trendy a technologie umožní vyhnout se vazbě na fyzický masový standard a dosáhnout vyšší přesnosti a možnosti usmíření kdekoli na světě.
Další slibné projekty
A zatímco světoví vědci určují, který způsob řešení problému je spolehlivější, nejslibnější je projekt, ve kterém se hmota v průběhu času nezmění. Takovým standardem by bylo krychlové těleso z atomů izotopu uhlíku-12 o výšce 8,11 centimetru. V takové krychli bude 2250 x 281489633 atomů uhlíku-12. Vědci z amerického Národního institutu pro standardy a technologie navrhují určit kilogramový standard pomocí Planckovy konstanty a vzorce E=mc^2.
Moderní metrický systém
Moderní standardy už vůbec nejsou, co bývaly. Metr, původně vztažený k obvodu planety, dnes odpovídá vzdálenosti, kterou urazí paprsek světla za jednu 299792458 sekundy. Ale sekunda je čas, během kterého uplyne 9192631770vibrace atomu cesia. Výhody kvantové přesnosti jsou v tomto případě zřejmé, protože je lze reprodukovat kdekoli na planetě. Výsledkem je, že jediným standardem, který fyzicky existuje, zůstává kilogramový standard.
Kolik stojí standard?
Standard, který existuje více než 100 let, má již nyní velkou hodnotu jako jedinečný a artefaktový předmět. Obecně ale platí, že pro stanovení cenového ekvivalentu je nutné vypočítat počet atomů v kilogramu ryzího zlata. Číslo bude získáno z přibližně 25 číslic, a to bez zohlednění ideologické hodnoty tohoto artefaktu. O prodeji kilogramového etalonu je ale příliš brzy hovořit, protože světové společenství se dosud nezbavilo jediného zbývajícího fyzického etalonu mezinárodní soustavy jednotek.
Zajímalo by mě měření
Ve všech časových pásmech planety je čas určován relativně k UTC (například UTC+4:00). Je pozoruhodné, že zkratka nemá vůbec žádné dekódování, byla přijata v roce 1970 Mezinárodní telekomunikační unií. Byly navrženy dvě možnosti: anglický CUT (Coordinated Universal Time) a francouzský TUC (Temps Universel Coordonné). Zvolili jsme středně neutrální zkratku.
Na moři se používá měření uzlů. K měření rychlosti lodi se používal speciální deník s uzly ve stejné vzdálenosti, který se hodil přes palubu a počítal počet uzlů za určitou dobu. Moderní zařízení jsou mnohem pokročilejší než lano s uzly, ale název zůstává.
Puntičkářství slov, významjehož extrémní přesnost a přesnost přišla do jazyků podle názvu starověkého řeckého standardu hmotnosti - skrupule. Váha se rovnala 1,14 gramu a používala se při vážení stříbrných mincí.
Název peněžních jednotek také často pochází z názvů váhových měr. Stříbrným mincím se tedy v Británii říkalo libra a 240 z těchto mincí vážilo libru. Ve starověkém Rusku se používaly „hřivny stříbra“nebo „hřivny zlata“, což znamenalo určitý počet mincí vyjádřený v ekvivalentu hmotnosti.
Podivné měření výkonu auta má velmi reálný původ. Vynálezce parního stroje James White se rozhodl tímto způsobem demonstrovat výhodu svého vynálezu oproti trakční dopravě. Vypočítal, kolik může kůň zvednout zátěž za minutu, a toto množství označil jako jedna koňská síla.
