Preciznost nikada nije suvišna. Zbog toga je stvoren sistem međunarodnih mjerenja koji postoji širom svijeta, izražen u etalonima svih mjerenja poznatih čovjeku. A samo se etalon kilograma izdvaja u rasponu mjernih jedinica. Na kraju krajeva, on je jedini koji ima fizički prototip iz stvarnog života. Koliko je težak i u kojoj zemlji se skladišti međunarodni standard kilograma, odgovorit ćemo u ovom članku.
Zašto su nam potrebni standardi?
Kilogram, poput pomorandže, teži isto u Africi i Rusiji? Odgovor je da, skoro. A sve zahvaljujući međunarodnom sistemu za određivanje standarda kilograma, metra, sekunde i drugih fizičkih parametara. Standardi mjerenja su neophodni čovječanstvu kako bi se osigurala ekonomska aktivnost (trgovina) i građevinarstvo (jedinstvo crteža), industrijska (jedinstvo legura) i kulturna (jedinstvo vremenskih intervala) i mnoga druga područja djelovanja. I ako uđeAko se vaš iPhone pokvari u bliskoj budućnosti, vrlo je vjerovatno da se to dogodilo zbog promjene težine najvažnijeg standarda mase.
Istorija standarda
Svaka civilizacija je imala svoje standarde i standarde, koji su se vekovima menjali. U starom Egiptu masa predmeta se mjerila u kantarima ili kikarima. U staroj Grčkoj to su bili talenti i drahme. A u Rusiji se masa robe mjerila u funtama ili kalemovima. Istovremeno, ljudi različitih ekonomskih i političkih sistema, takoreći, složili su se da će jedinica mase, dužine ili drugog parametra biti uporediva sa jednom ugovornom jedinicom. Zanimljivo je da se čak i pud u drevnim vremenima mogao razlikovati za trećinu među trgovcima iz različitih zemalja.
Fizika i standardi
Aranžmani, često verbalni i uslovni, funkcionisali su sve dok se osoba ozbiljno nije bavila naukom i inženjerstvom. Sa razumevanjem zakona fizike i hemije, razvojem industrije, stvaranjem parnog kotla i razvojem međunarodne trgovine, javila se potreba za preciznijim jedinstvenim standardima. Pripremni rad je bio dug i mukotrpan. Fizičari, matematičari, hemičari širom svijeta radili su na pronalaženju univerzalnog standarda. I prije svega - međunarodni standard kilograma, jer se od mjere težine odbijaju drugi fizički parametri (Amper, Volt, Watt).
Metrička konvencija
Značajan događaj dogodio se na periferiji Pariza 1875. godine. Tada je prvi put 17 zemalja (uključujući Rusiju) potpisalo metrikukonvencija. Ovo je međunarodni ugovor koji osigurava jedinstvo standarda. Danas joj se pridružilo 55 zemalja kao punopravne članice i 41 država kao pridružene članice. Istovremeno su stvoreni Međunarodni biro za utege i mere i Međunarodni komitet za mere i utege, čiji je glavni zadatak da nadgledaju jedinstvo standardizacije širom sveta.
Standardi prve metričke konvencije
Standard metra bio je lenjir napravljen od legure platine i iridija (9 prema 1) dužine od jednog četrdesetmilionitog dijela pariškog meridijana. Standard kilograma iste legure odgovarao je masi jednog litra (kubnog decimetra) vode na temperaturi od 4 stepena Celzijusa (najveća gustina) pri standardnom pritisku iznad nivoa mora. Standardna sekunda bila je 1/86400 prosječnog solarnog dana. Svih 17 zemalja učesnica konvencije dobilo je kopiju standarda.
Place Z
Prototipovi i original standarda danas se čuvaju u Komori za tegove i mere u Sevru blizu Pariza. Na periferiji Pariza nalazi se etalon kilograma, metra, kandela (intenzitet svjetlosti), amper (trenutni intenzitet), kelvin (temperatura) i mol (kao jedinica materije, ne postoji fizički standard). pohranjeni. Sistem težina i mjera koji se zasniva na ovih šest standarda naziva se Međunarodni sistem jedinica (SI). Ali istorija standarda nije tu završila, tek je počela.
SI
Standardni sistem koji koristimo - SI (SI), iz francuskog Systeme International d'Unites - uključuje sedam osnovnih jedinica. Ovo je metar (dužina),kilogram (masa), amper (struja), kandela (intenzitet svjetlosti), kelvin (temperatura), mol (količina tvari). Sve ostale fizičke veličine dobijaju se raznim matematičkim proračunima koristeći osnovne veličine. Na primjer, jedinica sile je kg x m/s2. Sve zemlje svijeta, osim Sjedinjenih Američkih Država, Nigerije i Mjanmara, koriste SI sistem za mjerenje, što znači poređenje nepoznate veličine sa standardom. A standard je ekvivalent fizičke vrijednosti za koju se svi slažu da je apsolutno tačan.
Koliko je referentni kilogram?
Činilo bi se nešto jednostavnije - standard od 1 kilograma je težina 1 litre vode. Ali u stvari, ovo nije sasvim tačno. Što uzeti kao standard kilograma od oko 80 prototipova prilično je komplicirano pitanje. Ali slučajno je odabrana optimalna varijanta sastava legure, koja je trajala više od 100 godina. Standard kilograma mase napravljen je od legure platine (90%) i iridija (10%) i predstavlja cilindar čiji je prečnik jednak visini i iznosi 39,17 milimetara. Urađene su i njegove tačne kopije, u količini od 80 komada. Kopije standarda kilograma nalaze se u zemljama koje učestvuju u konvenciji. Glavni standard je pohranjen u predgrađu Pariza i prekriven je sa tri zatvorene kapsule. Gdje god se nalazi etalon kilograma, usaglašavanje sa najvažnijim međunarodnim etalonom vrši se svakih deset godina.
Najvažniji standard
Međunarodni etalon kilograma izliven je 1889. godine i pohranjen je u Sevresu u Francuskoj u sefu Međunarodnog biroa za utege i mjere, pokriventri zatvorena staklena čepa. Samo tri visoka predstavnika biroa imaju ključeve ovog sefa. Uz glavni standard, u sefu se nalazi i šest njegovih dvojnika ili nasljednika. Svake godine, glavna mjera težine, koja se uzima kao etalon kilograma, svečano se uklanja na pregled. I svake godine postaje sve mršaviji. Razlog za ovaj gubitak težine je odvajanje atoma prilikom vađenja uzorka.
ruska verzija
Kopija standarda se takođe nalazi u Rusiji. Pohranjen je u Sveruskom istraživačkom institutu za metrologiju. Mendeljejeva u Sankt Peterburgu. Radi se o dva platina-iridijumska prototipa - br. 12 i br. 26. Nalaze se na kvarcnom postolju, pokriveni sa dva staklena poklopca i zatvoreni u metalni sef. Temperatura vazduha unutar kapsula je 20 °C, vlažnost 65%. Domaći prototip težak je 1.000000087 kilograma.
Kilogramski standard gubi na težini
Usklađivanje standarda pokazalo je da je tačnost nacionalnih standarda oko 2 µg. Svi su uskladišteni pod sličnim uslovima, a proračuni pokazuju da etalon kilograma gubi 3 x 10−8težine za sto godina. Ali po definiciji, masa međunarodnog etalona odgovara 1 kilogramu, a sve promjene stvarne mase etalona dovode do promjene same vrijednosti kilograma. Godine 2007. ispostavilo se da je cilindar kilograma počeo težiti 50 mikrograma manje. I njegov gubitak težine se nastavlja.
Nove tehnologije i novi standard mjerenja težine
Za eliminacijugreške, traži se nova struktura etalona kilograma. Postoje razvoji za određivanje standarda određene količine silicijum-28 izotopa. Postoji projekat "Elektronski kilogram". Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (2005, SAD) dizajnirao je uređaj zasnovan na mjerenju snage potrebne za stvaranje elektromagnetnog polja sposobnog da podigne 1 kg mase. Tačnost takvog mjerenja je 99,999995%. Postoje razvoji definicije mase u odnosu na masu mirovanja neutrona. Svi ovi razvoji i tehnologije će omogućiti da se izbjegne vezanost za standard fizičke mase, da se postigne veća preciznost i mogućnost pomirenja bilo gdje u svijetu.
Drugi obećavajući projekti
I dok svjetske svjetiljke nauke određuju koji je način rješavanja problema pouzdaniji, najperspektivniji je projekat u kojem se masa neće mijenjati tokom vremena. Takav standard bi bilo kubično tijelo od atoma izotopa ugljika-12 visine 8,11 centimetara. U takvoj kocki će biti 2250 x 281489633 atoma ugljika-12. Istraživači sa američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju predlažu da se standard kilograma odredi koristeći Planckovu konstantu i formulu E=mc^2.
Moderni metrički sistem
Moderni standardi uopće nisu ono što su bili. Metar, koji se prvobitno odnosio na obim planete, danas odgovara udaljenosti koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj 299792458 dionici sekunde. Ali sekunda je vrijeme za koje prođe 9192631770vibracije atoma cezijuma. Prednosti kvantne preciznosti u ovom slučaju su očigledne, jer se mogu reproducirati bilo gdje na planeti. Kao rezultat, jedini standard koji fizički postoji ostaje standard kilograma.
Koliko košta standardna cijena?
Pošto postoji više od 100 godina, standard već vredi mnogo, kao jedinstveni artefakt. Ali općenito, da bi se odredio cjenovni ekvivalent, potrebno je izračunati broj atoma u kilogramu čistog zlata. Broj će se dobiti od oko 25 cifara, i to bez uzimanja u obzir ideološke vrijednosti ovog artefakta. Ali prerano je govoriti o prodaji etalona kilograma, jer se svjetska zajednica još nije riješila jedinog preostalog fizičkog etalona međunarodnog sistema jedinica.
Pitam se o mjerama
U svim vremenskim zonama planete, vrijeme se određuje u odnosu na UTC (na primjer, UTC+4:00). Zanimljivo je da ova skraćenica uopće nema dekodiranje; usvojila ju je 1970. godine Međunarodna unija za telekomunikacije. Predložene su dvije opcije: engleski CUT (Koordinirano univerzalno vrijeme) i francuski TUC (Temps Universel Coordonné). Izabrali smo srednje neutralnu skraćenicu.
Na moru se koristi mjerenje čvorova. Za mjerenje brzine broda korišten je poseban dnevnik sa čvorovima na istoj udaljenosti, koji se bacao u more i brojao broj čvorova za određeno vrijeme. Moderni uređaji su mnogo napredniji od užeta sa čvorovima, ali ime ostaje.
Minucioznost riječi, značenječija je izuzetna tačnost i tačnost došla u jezike iz naziva starogrčkog standarda težine - skrupula. Bio je jednak 1,14 grama i korišćen je pri vaganju srebrnjaka.
Naziv novčanih jedinica također često potiče iz naziva mjera za težinu. Dakle, srebrni novčići su se u Britaniji nazivali sterlingima, a 240 ovih kovanica težilo je funtu. U staroj Rusiji su bile u upotrebi "srebrne grivne" ili "zlatne grivne", što je značilo određeni broj novčića izraženih u težinskom ekvivalentu.
Čudno mjerenje konjskih snaga automobila ima vrlo stvarno porijeklo. Pronalazač parne mašine Džejms Vajt odlučio je da na ovaj način demonstrira prednost svog izuma nad vučnim transportom. Izračunao je koliko konj može podići teret u minuti i odredio ovu količinu kao jednu konjsku snagu.
