Preciznost nikada nije suvišna. Zato je u cijelom svijetu stvoren i postoji sustav međunarodnih mjerenja izražen u etalonima svih mjerenja poznatih čovjeku. A u rasponu mjernih jedinica izdvaja se samo etalon kilograma. Uostalom, on je jedini koji ima fizički prototip iz stvarnog života. Koliko je težak i u kojoj se zemlji skladišti međunarodni standard kilograma, odgovorit ćemo u ovom članku.
Zašto su nam potrebni standardi?
Kilogram, poput naranče, jednako je težak u Africi i Rusiji? Odgovor je da, gotovo. A sve zahvaljujući međunarodnom sustavu za određivanje standarda kilograma, metra, sekunde i drugih fizičkih parametara. Standardi mjerenja potrebni su čovječanstvu kako bi se osigurala gospodarska aktivnost (trgovina) i građevinarstvo (jedinstvo crteža), industrijska (jedinstvo legura) i kulturna (jedinstvo vremenskih intervala) i mnoga druga područja djelovanja. A ako uAko se vaš iPhone pokvari u bliskoj budućnosti, vrlo je vjerojatno da se to dogodilo zbog promjena u težini najvažnijeg standarda mase.
Povijest standarda
Svaka civilizacija je imala svoje standarde i standarde, koji su se stoljećima mijenjali. U starom Egiptu masa predmeta mjerila se u kantarima ili kikarima. U staroj Grčkoj to su bili talenti i drahme. A u Rusiji se masa robe mjerila u funtama ili kalema. U isto vrijeme, ljudi različitih ekonomskih i političkih sustava, takoreći, složili su se da će jedinica mase, duljine ili neki drugi parametar biti usporediva s jednom ugovornom jedinicom. Zanimljivo je da se čak i pud u davna vremena mogao razlikovati za trećinu među trgovcima iz različitih zemalja.
Fizika i standardi
Dogovori, često verbalni i uvjetni, funkcionirali su sve dok se osoba ozbiljno nije pozabavila znanošću i inženjerstvom. Sa razumijevanjem zakona fizike i kemije, 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, kemičari diljem 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 mu je pristupilo 55 zemalja kao punopravne članice i 41 država kao pridružene članice. Istodobno su stvoreni Međunarodni ured za utege i mjere i Međunarodni odbor za utege i mjere čiji je glavni zadatak pratiti jedinstvo standardizacije u cijelom svijetu.
Standardi prve metričke konvencije
Standard metra bio je ravnalo napravljeno od legure platine i iridija (9 prema 1) s duljinom od jednog četrdesetmilijuntnog dijela pariškog meridijana. Standard kilograma iste legure odgovarao je masi jedne litre (kubičnog decimetra) vode na temperaturi od 4 stupnja Celzijusa (najveća gustoća) pri standardnom tlaku iznad razine mora. Standardna sekunda bila je 1/86400 prosječnog sunčevog dana. Svih 17 zemalja koje su sudjelovale u konvenciji dobilo je kopiju standarda.
Mjesto Z
Prototipovi i original standarda danas su pohranjeni u Komori za utege i mjere u Sèvresu u blizini Pariza. To je na periferiji Pariza mjesto gdje se nalazi etalon kilograma, metra, kandela (jačina svjetlosti), ampera (jačina struje), kelvina (temperatura) i mola (kao jedinica materije, ne postoji fizički standard). pohranjene. Sustav utega i mjera koji se temelji na ovih šest standarda naziva se Međunarodni sustav jedinica (SI). Ali povijest standarda nije tu završila, tek je počela.
SI
Standardni sustav 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 fizikalne veličine dobivaju se raznim matematičkim proračunima pomoću osnovnih veličina. Na primjer, jedinica sile je kg x m/s2. Sve zemlje svijeta, osim Sjedinjenih Američkih Država, Nigerije i Mjanmara, za mjerenja koriste SI sustav, što znači usporedbu nepoznate veličine sa standardom. A standard je ekvivalent fizičke vrijednosti za koju se svi slažu da je apsolutno točna.
Koliko je referentni kilogram?
Činilo bi se nešto jednostavnije - standard od 1 kilograma je težina 1 litre vode. Ali zapravo, to nije sasvim točno. Što uzeti kao standard kilograma od 80-ak prototipova prilično je komplicirano pitanje. Ali slučajno je odabrana optimalna varijanta sastava legure, koja je trajala više od 100 godina. Standard kilograma mase izrađen je od legure platine (90%) i iridija (10%), te je cilindar čiji je promjer jednak visini i iznosi 39,17 milimetara. Izrađene su i njegove točne kopije, u količini od 80 komada. Kopije standarda kilograma nalaze se u zemljama koje sudjeluju u konvenciji. Glavni standard pohranjen je u predgrađu Pariza i prekriven je s tri zatvorene kapsule. Gdje god se nalazi standard kilograma, usklađivanje s najvažnijim međunarodnim standardom provodi se svakih deset godina.
Najvažniji standard
Međunarodni etalon kilograma izliven je 1889. i pohranjen je u Sevresu u Francuskoj u sefu Međunarodnog ureda za utege i mjere, pokriventri zatvorena staklena čepa. Samo tri visoka predstavnika biroa imaju ključeve ovog sefa. Uz glavni standard, u sefu je i šest njegovih dvojnika ili nasljednika. Svake godine se glavna mjera težine, koja se uzima kao etalon kilograma, svečano uklanja na pregled. I svake godine postaje sve mršaviji. Razlog ovog gubitka težine je odvajanje atoma prilikom vađenja uzorka.
ruska verzija
Kopija standarda također se nalazi u Rusiji. Pohranjen je u Sveruskom istraživačkom institutu za mjeriteljstvo. Mendeljejeva u Sankt Peterburgu. Riječ je o dva platina-iridijeva prototipa - br. 12 i br. 26. Nalaze se na kvarcnom postolju, prekriveni su s dva staklena čepa i zatvoreni u metalni sef. Temperatura zraka 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 točnost nacionalnih standarda oko 2 µg. Svi su pohranjeni u sličnim uvjetima, a izračuni pokazuju da kilogramski standard izgubi 3 x 10−8na težini u stotinu godina. No, po definiciji, masa međunarodnog etalona odgovara 1 kilogramu, a sve promjene stvarne mase etalona dovode do promjene same vrijednosti kilograma. Godine 2007. pokazalo se da je kilogramski cilindar počeo težiti 50 mikrograma manje. I njegov gubitak težine se nastavlja.
Nove tehnologije i novi standard mjerenja težine
Za uklanjanjepogreške, traži se nova struktura etalona kilograma. Postoje razvoji za određivanje standarda određene količine silicij-28 izotopa. Postoji projekt "Elektronski kilogram". Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (2005., SAD) dizajnirao je uređaj koji se temelji na mjerenju snage potrebne za stvaranje elektromagnetskog polja sposobnog podići 1 kg mase. Točnost takvog mjerenja je 99,999995%. Postoje razvoji definicije mase u odnosu na masu mirovanja neutrona. Svi ovi razvoji i tehnologije omogućit će da se izbjegne vezanost za standard fizičke mase, da se postigne veća točnost i mogućnost pomirenja bilo gdje u svijetu.
Drugi obećavajući projekti
I dok svjetske svjetiljke znanosti određuju koji je način rješavanja problema pouzdaniji, najperspektivniji je projekt u kojem se masa neće mijenjati tijekom vremena. Takav standard bi bio kubično tijelo od atoma izotopa ugljika-12 visine 8,11 centimetara. U takvoj kocki bit će 2250 x 281489633 atoma ugljika-12. Istraživači s američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju predlažu da se standard kilograma odredi pomoću Planckove konstante i formule E=mc^2.
Moderni metrički sustav
Moderni standardi uopće nisu ono što su bili. Metar, izvorno povezan s opsegom planeta, danas odgovara udaljenosti koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj 299792458 dionici sekunde. Ali sekunda je vrijeme tijekom kojeg prolazi 9192631770vibracije atoma cezija. Prednosti kvantne preciznosti u ovom slučaju su očite, jer se mogu reproducirati bilo gdje na planetu. Kao rezultat toga, jedini standard koji fizički postoji ostaje standard kilograma.
Koliko košta standardna cijena?
Postojeći više od 100 godina, standard već vrijedi puno, kao jedinstven i 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 znamenki, 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 standarda međunarodnog sustava jedinica.
Pitam se o mjerama
U svim vremenskim zonama planeta vrijeme se određuje u odnosu na UTC (na primjer, UTC+4:00). Zanimljivo je da kratica uopće nema dekodiranje; usvojila ju je 1970. Međunarodna telekomunikacijska unija. Predložene su dvije opcije: engleski CUT (Coordinated Universal Time) i francuski TUC (Temps Universel Coordonné). Odabrali smo srednje neutralnu kraticu.
Na moru se koristi mjerenje čvorova. Za mjerenje brzine broda korišten je poseban dnevnik s čvorovima na istoj udaljenosti, koji se bacao u more i brojio broj čvorova za određeno vrijeme. Moderni uređaji puno su napredniji od užeta s čvorovima, ali ime ostaje.
Minucioznost riječi, značenječija je izuzetna točnost i točnost došla u jezike iz naziva starogrčkog standarda težine - skrupula. Bio je jednak 1,14 grama i korišten je pri vaganju srebrnjaka.
Naziv novčanih jedinica također često potječe od naziva mjera za težinu. Dakle, srebrni novčići su se u Britaniji nazivali sterlingom, a 240 ovih kovanica težilo je funtu. U staroj Rusiji koristile su se "srebrne grivne" ili "zlatne grivne", što je značilo određeni broj kovanica izraženih u težinskom ekvivalentu.
Čudno mjerenje konjskih snaga automobila ima vrlo stvarno podrijetlo. Izumitelj parnog stroja James White odlučio je na ovaj način demonstrirati prednost svog izuma nad vučnim transportom. Izračunao je koliko konj može podići teret u minuti i odredio ovu količinu kao jednu konjsku snagu.
