Presnosť nie je nikdy zbytočná. Preto bol vytvorený systém medzinárodných meraní, ktorý existuje na celom svete, vyjadrený v štandardoch všetkých meraní známych človeku. A v rozsahu jednotiek merania vyčnieva iba norma kilogramov. Koniec koncov, on je jediný, kto má fyzický skutočný prototyp. Koľko váži a v ktorej krajine je uložený medzinárodný štandard kilogramu, odpovieme v tomto článku.
Prečo potrebujeme normy?
Kilo ako pomaranče váži v Afrike a Rusku rovnako? Odpoveď je áno, takmer. A to všetko vďaka medzinárodnému systému na určovanie noriem kilogramu, metra, sekundy a ďalších fyzikálnych parametrov. Normy merania sú potrebné pre ľudstvo na zabezpečenie ekonomickej činnosti (obchod) a stavebníctva (jednota výkresov), priemyselných (jednota zliatin) a kultúrnej (jednota časových intervalov) a mnohých ďalších oblastí činnosti. A ak vAk sa váš iPhone v blízkej budúcnosti pokazí, je veľmi pravdepodobné, že sa tak stalo v dôsledku zmien hmotnosti najdôležitejšieho štandardu hmotnosti.
História štandardov
Každá civilizácia mala svoje vlastné štandardy a štandardy, ktoré sa v priebehu storočí navzájom menili. V starovekom Egypte sa hmotnosť predmetov merala v kantaroch alebo kikkaroch. V starovekom Grécku to boli talenty a drachmy. A v Rusku sa hmotnosť tovaru merala v librách alebo cievkach. Zároveň sa ľudia rôznych ekonomických a politických systémov akoby dohodli, že jednotka hmotnosti, dĺžky alebo iného parametra bude porovnateľná s jednou zmluvnou jednotkou. Zaujímavé je, že dokonca aj puding v staroveku sa medzi obchodníkmi z rôznych krajín mohol líšiť o tretinu.
Fyzika a normy
Opatrenia, často verbálne a podmienené, fungovali dovtedy, kým sa človek vážne nezaoberal vedou a inžinierstvom. S porozumením zákonov fyziky a chémie, rozvojom priemyslu, vytvorením parného kotla a rozvojom medzinárodného obchodu vznikla potreba presnejších jednotných noriem. Prípravné práce boli dlhé a namáhavé. Fyzici, matematici, chemici na celom svete pracovali na nájdení univerzálneho štandardu. A v prvom rade - medzinárodná norma kilogramu, pretože od miery hmotnosti sa odrážajú ostatné fyzikálne parametre (Ampér, Volt, Watt).
Metrická konvencia
Na predmestí Paríža sa v roku 1875 odohrala významná udalosť. Potom prvýkrát túto metriku podpísalo 17 krajín (vrátane Ruska).dohovoru. Ide o medzinárodnú zmluvu, ktorá zabezpečuje jednotu noriem. Dnes sa k nemu pripojilo 55 krajín ako riadni členovia a 41 krajín ako pridružení členovia. Zároveň bol vytvorený Medzinárodný úrad pre váhy a miery a Medzinárodný výbor pre miery a váhy, ktorých hlavnou úlohou je monitorovať jednotu štandardizácie na celom svete.
Štandardy prvej metrickej konvencie
Štandardom metra bolo pravítko vyrobené zo zliatiny platiny a irídia (9 ku 1) s dĺžkou jednej štyridsaťmilióntiny parížskeho poludníka. Kilogramový štandard tej istej zliatiny zodpovedal hmotnosti jedného litra (decimeter kubický) vody pri teplote 4 stupne Celzia (najvyššia hustota) pri štandardnom tlaku nad morom. Štandardná sekunda bola 1/86400 priemerného slnečného dňa. Všetkých 17 krajín zúčastňujúcich sa na konvencii dostalo kópiu normy.
Miesto Z
Prototypy a originál normy sú dnes uložené v komore pre miery a váhy v Sèvres pri Paríži. Práve na predmestí Paríža je miesto, kde je štandard kilogram, meter, kandela (intenzita svetla), ampér (intenzita prúdu), kelvin (teplota) a mol (ako jednotka hmoty neexistuje žiadny fyzikálny štandard). uložené. Systém váh a mier, ktorý je založený na týchto šiestich normách, sa nazýva Medzinárodný systém jednotiek (SI). Tým sa však história noriem nekončila, práve začínala.
SI
Štandardný systém, ktorý používame – SI (SI), od francúzskeho Systeme International d'Unites – obsahuje sedem základných jednotiek. Toto je meter (dĺžka),kilogram (hmotnosť), ampér (prúd), kandela (intenzita svetla), kelvin (teplota), mol (látkové množstvo). Všetky ostatné fyzikálne veličiny sa získavajú rôznymi matematickými výpočtami pomocou základných veličín. Napríklad jednotka sily je kg x m/s2. Všetky krajiny sveta okrem Spojených štátov amerických, Nigérie a Mjanmarska používajú na merania systém SI, čo znamená porovnanie neznámej veličiny s normou. A štandard je ekvivalentom fyzickej hodnoty, o ktorej každý súhlasí, že je úplne presná.
Referenčné kilo je koľko?
Zdalo by sa niečo jednoduchšie - norma 1 kilogram je hmotnosť 1 litra vody. Ale v skutočnosti to nie je celkom pravda. Čo brať ako kilogramový štandard z približne 80 prototypov je pomerne komplikovaná otázka. Ale náhodou bol vybraný optimálny variant zloženia zliatiny, ktorý trval viac ako 100 rokov. Norma kilogramu hmoty je vyrobená zo zliatiny platiny (90 %) a irídia (10 %) a je to valec, ktorého priemer sa rovná výške a je 39,17 milimetra. Vyrobili sa aj jeho presné kópie v náklade 80 kusov. Kópie kilogramového štandardu sa nachádzajú v krajinách, ktoré sa zúčastňujú dohovoru. Hlavný štandard je uložený na predmestí Paríža a je pokrytý tromi zapečatenými kapsulami. Kdekoľvek sa kilogramový štandard nachádza, zosúladenie s najdôležitejším medzinárodným štandardom sa vykonáva každých desať rokov.
Najdôležitejší štandard
Medzinárodný štandard kilogramu bol odliaty v roku 1889 a je uložený v Sevres vo Francúzsku v trezore Medzinárodného úradu pre váhy a miery, zakrytýtri zapečatené sklenené uzávery. Kľúče od tohto trezoru majú len traja vysokí predstavitelia úradu. Spolu s hlavným štandardom je v trezore aj šesť jeho dvojníkov či nástupcov. Každý rok sa hlavná miera hmotnosti, ktorá sa považuje za normu kilogramu, slávnostne odoberá na preskúmanie. A každým rokom tenšie a tenšie. Dôvodom tohto úbytku hmotnosti je oddelenie atómov pri vyberaní vzorky.
ruská verzia
Kópia normy je tiež v Rusku. Je uložený vo Všeruskom výskumnom ústave metrológie. Mendelejev v Petrohrade. Ide o dva platino-irídiové prototypy - č.12 a č.26. Sú na kremennom stojane, zakryté dvoma sklenenými uzávermi a uzavreté v kovovom trezore. Teplota vzduchu vo vnútri kapsúl je 20 °C, vlhkosť 65 %. Domáci prototyp váži 1,000000087 kilogramov.
Kilogramový štandard chudne
Zosúladenie štandardu ukázalo, že presnosť národných štandardov je približne 2 µg. Všetky sú skladované za podobných podmienok a výpočty ukazujú, že kilogramový štandard stratí 3 x 10−8za sto rokov. Ale podľa definície hmotnosť medzinárodnej normy zodpovedá 1 kilogramu a akékoľvek zmeny skutočnej hmotnosti normy vedú k zmene samotnej hodnoty kilogramu. V roku 2007 sa ukázalo, že kilogramový valec začal vážiť o 50 mikrogramov menej. A jeho chudnutie pokračuje.
Nové technológie a nový štandard merania hmotnosti
Odstrániťchyby, hľadá sa nová štruktúra kilogramovej normy. Existuje vývoj na určenie štandardu určitého množstva izotopov kremíka-28. Existuje projekt „Elektronický kilogram“. Národný inštitút pre štandardy a technológie (2005, USA) navrhol zariadenie založené na meraní výkonu potrebného na vytvorenie elektromagnetického poľa schopného zdvihnúť 1 kg hmoty. Presnosť takéhoto merania je 99,999995 %. Dochádza k vývoju definície hmotnosti vo vzťahu k pokojovej hmotnosti neutrónu. Všetky tieto vývojové trendy a technológie umožnia vyhnúť sa viazaniu na fyzický štandard, dosiahnuť vyššiu presnosť a možnosť zmierenia kdekoľvek na svete.
Ďalšie sľubné projekty
A zatiaľ čo svetoví vedci zisťujú, ktorý spôsob riešenia problému je spoľahlivejší, najsľubnejší je projekt, v ktorom sa hmotnosť v priebehu času nezmení. Takýmto štandardom by bolo kubické teleso z atómov izotopu uhlíka-12 s výškou 8,11 centimetra. V takejto kocke bude 2250 x 281489633 atómov uhlíka-12. Výskumníci z amerického Národného inštitútu pre normy a technológie navrhujú určiť kilogramový štandard pomocou Planckovej konštanty a vzorca E=mc^2.
Moderný metrický systém
Moderné štandardy už vôbec nie sú tým, čím bývali. Meter, pôvodne súvisiaci s obvodom planéty, dnes zodpovedá vzdialenosti, ktorú prejde lúč svetla za jednu 299792458 sekundy. Ale sekunda je čas, počas ktorého prejde 9192631770vibrácie atómu cézia. Výhody kvantovej presnosti sú v tomto prípade zrejmé, pretože sa dajú reprodukovať kdekoľvek na planéte. Výsledkom je, že jediný štandard, ktorý fyzicky existuje, zostáva kilogramový štandard.
Koľko stojí štandard?
Štandard, ktorý existuje viac ako 100 rokov, má už teraz veľkú hodnotu ako jedinečný a artefaktový predmet. Ale vo všeobecnosti na určenie cenového ekvivalentu je potrebné vypočítať počet atómov v kilograme čistého zlata. Číslo sa získa z približne 25 číslic, pričom sa neberie do úvahy ideologická hodnota tohto artefaktu. Je však priskoro hovoriť o predaji kilogramového štandardu, pretože svetové spoločenstvo sa ešte nezbavilo jediného zostávajúceho fyzického štandardu medzinárodného systému jednotiek.
Zaujímajú ma miery
Vo všetkých časových pásmach planéty sa čas určuje vzhľadom na UTC (napríklad UTC+4:00). Je pozoruhodné, že skratka nemá vôbec žiadne dekódovanie, bola prijatá v roku 1970 Medzinárodnou telekomunikačnou úniou. Boli navrhnuté dve možnosti: anglický CUT (Coordinated Universal Time) a francúzsky TUC (Temps Universel Coordonné). Zvolili sme stredne neutrálnu skratku.
Na mori sa používa meranie uzla. Na meranie rýchlosti lode sa používal špeciálny denník s uzlami v rovnakej vzdialenosti, ktorý sa hodil cez palubu a počítal počet uzlov za určitý čas. Moderné zariadenia sú oveľa pokročilejšie ako lano s uzlami, ale názov zostáva.
Puntičkárstvo slov, významktorého extrémna presnosť a presnosť prišla do jazykov podľa názvu starogréckeho štandardu hmotnosti - škrupule. Bola rovná 1,14 gramu a používala sa pri vážení strieborných mincí.
Názvy peňažných jednotiek majú tiež často pôvod v názvoch mier. Takže strieborné mince sa v Británii nazývali šterlingy a 240 z týchto mincí vážilo libru. V starovekom Rusku sa používali „hrivny striebra“alebo „hrivny zlata“, čo znamenalo určitý počet mincí vyjadrený v hmotnostnom ekvivalente.
Podivné meranie výkonu auta má veľmi skutočný pôvod. Vynálezca parného stroja James White sa rozhodol takto demonštrovať výhodu svojho vynálezu oproti trakčnej doprave. Vypočítal, koľko môže kôň zdvihnúť bremeno za minútu a toto množstvo označil ako jednu konskú silu.
