Precisie is nooit overbodig. Daarom is er een systeem van internationale metingen gecreëerd en bestaat dat over de hele wereld, uitgedrukt in de normen van alle metingen die de mens kent. En alleen de kilogramstandaard v alt op in het bereik van meeteenheden. Hij is tenslotte de enige die een fysiek levensecht prototype heeft. Hoeveel het weegt en in welk land de internationale norm van een kilogram wordt opgeslagen, zullen we in dit artikel beantwoorden.
Waarom hebben we normen nodig?
Een kilo weegt, net als sinaasappels, hetzelfde in Afrika en Rusland? Het antwoord is ja, bijna. En dat allemaal dankzij het internationale systeem voor het bepalen van de normen van de kilogram, meter, seconde en andere fysieke parameters. Meetnormen zijn nodig voor de mensheid om economische activiteit (handel) en constructie (eenheid van tekeningen), industriële (eenheid van legeringen) en culturele (eenheid van tijdsintervallen) en vele andere activiteitsgebieden te verzekeren. En als inAls je iPhone in de nabije toekomst kapot gaat, is het zeer waarschijnlijk dat dit is gebeurd door veranderingen in het gewicht van de belangrijkste massastandaard.
Geschiedenis van normen
Elke beschaving had zijn eigen normen en normen, die elkaar door de eeuwen heen veranderden. In het oude Egypte werd de massa van objecten gemeten in kantars of kikkars. In het oude Griekenland waren dit talenten en drachmen. En in Rusland werd de massa van goederen gemeten in ponden of spoelen. Tegelijkertijd waren mensen van verschillende economische en politieke systemen het er als het ware over eens dat de eenheid van massa, lengte of andere parameter vergelijkbaar zou zijn met een enkele contractuele eenheid. Interessant is dat zelfs een poedel in de oudheid met een derde kon verschillen tussen handelaren uit verschillende landen.
Natuurkunde en normen
Afspraken, vaak verbaal en voorwaardelijk, werkten totdat iemand wetenschap en techniek serieus nam. Met het begrip van de wetten van de natuurkunde en scheikunde, de ontwikkeling van de industrie, de creatie van de stoomketel en de ontwikkeling van de internationale handel, was er behoefte aan nauwkeuriger uniforme normen. Het voorbereidende werk was lang en nauwgezet. Natuurkundigen, wiskundigen, scheikundigen over de hele wereld werkten aan het vinden van een universele standaard. En in de eerste plaats - de internationale norm van de kilogram, omdat andere fysieke parameters (ampère, volt, watt) door de gewichtsmaat worden afgestoten.
Metrische conventie
Een belangrijke gebeurtenis vond plaats in de buitenwijken van Parijs in 1875. Toen ondertekenden voor het eerst 17 landen (inclusief Rusland) de metriekconventie. Dit is een internationaal verdrag dat de eenheid van normen waarborgt. Vandaag zijn 55 landen als volwaardige leden toegetreden en 41 landen als geassocieerde leden. Tegelijkertijd werden het International Bureau of Weights and Measures en het International Committee of Weights and Measures opgericht, met als belangrijkste taak het bewaken van de eenheid van standaardisatie over de hele wereld.
Normen van de eerste metrische conventie
De standaard van de meter was een liniaal gemaakt van een legering van platina en iridium (9 tot 1) met een lengte van een veertig miljoenste deel van de meridiaan van Parijs. De kilogramstandaard van dezelfde legering kwam overeen met de massa van één liter (kubieke decimeter) water bij een temperatuur van 4 graden Celsius (de hoogste dichtheid) bij standaarddruk boven zeeniveau. De standaard seconde was 1/86400 van de gemiddelde zonnedag. Alle 17 landen die deelnamen aan de conventie ontvingen een exemplaar van de norm.
Plaats Z
Prototypes en het origineel van de standaard worden tegenwoordig opgeslagen in de Kamer van Maten en Gewichten in Sèvres bij Parijs. Het is aan de rand van Parijs dat de plaats waar de standaard van kilogram, meter, candela (lichtintensiteit), ampère (stroomsterkte), kelvin (temperatuur) en mol (als eenheid van materie, er is geen fysieke standaard) is opgeslagen. Het stelsel van maten en gewichten dat op deze zes normen is gebaseerd, wordt het International System of Units (SI) genoemd. Maar de geschiedenis van normen eindigde daar niet, het begon pas.
SI
Het standaardsysteem dat we gebruiken - SI (SI), van het Franse Systeme International d'Unites - omvat zeven basiseenheden. Dit is een meter (lengte),kilogram (massa), ampère (stroom), candela (lichtintensiteit), kelvin (temperatuur), mol (hoeveelheid stof). Alle andere fysieke grootheden worden verkregen door verschillende wiskundige berekeningen met basisgrootheden. De eenheid van kracht is bijvoorbeeld kg x m/s2. Alle landen in de wereld, behalve de Verenigde Staten, Nigeria en Myanmar, gebruiken het SI-systeem voor metingen, wat inhoudt dat een onbekende hoeveelheid wordt vergeleken met een standaard. En een standaard is het equivalent van een fysieke waarde waarvan iedereen het eens is dat deze absoluut juist is.
Referentie kilo is hoeveel?
Het lijkt iets eenvoudiger - de standaard van 1 kilogram is het gewicht van 1 liter water. Maar in feite is dit niet helemaal waar. Wat je als kilogram standaard moet nemen van zo'n 80 prototypes is een nogal ingewikkelde vraag. Maar bij toeval werd de optimale variant van de samenstelling van de legering gekozen, die meer dan 100 jaar duurde. De standaard van een kilogram massa is gemaakt van een legering van platina (90%) en iridium (10%) en is een cilinder waarvan de diameter gelijk is aan de hoogte en 39,17 millimeter is. Er werden ook exacte kopieën gemaakt, in een hoeveelheid van 80 stuks. Kopieën van de kilogramnorm bevinden zich in de landen die deelnemen aan het verdrag. De hoofdstandaard wordt bewaard in de buitenwijken van Parijs en is bedekt met drie verzegelde capsules. Overal waar de kilogramnorm zich bevindt, wordt elke tien jaar een afstemming met de belangrijkste internationale norm uitgevoerd.
De belangrijkste standaard
De internationale standaard van de kilogram werd gegoten in 1889 en wordt opgeslagen in Sevres in Frankrijk in de kluis van het International Bureau of Weights and Measures, afgedektdrie verzegelde glazen doppen. Slechts drie hoge vertegenwoordigers van het bureau hebben de sleutels van deze kluis. Naast de hoofdstandaard bevinden zich ook zes van zijn dubbele of opvolgers in de kluis. Elk jaar wordt de belangrijkste gewichtsmaat, die als norm van de kilogram wordt genomen, plechtig verwijderd voor onderzoek. En elk jaar wordt hij dunner en dunner. De reden voor dit gewichtsverlies is het loslaten van atomen bij het verwijderen van het monster.
Russische versie
Een kopie van de standaard bevindt zich ook in Rusland. Het wordt opgeslagen in het All-Russian Research Institute of Metrology. Mendelejev in Sint-Petersburg. Dit zijn twee prototypes van platina-iridium - nr. 12 en nr. 26. Ze staan op een kwartsstandaard, bedekt met twee glazen doppen en afgesloten in een metalen kluis. De luchttemperatuur in de capsules is 20 °C, de luchtvochtigheid is 65%. Het binnenlandse prototype weegt 1,000000087 kilogram.
Kilogram standaard is afvallen
Reconciliatie van de standaard toonde aan dat de nauwkeurigheid van nationale standaarden ongeveer 2 µg is. Ze worden allemaal onder vergelijkbare omstandigheden bewaard en berekeningen tonen aan dat de kilogramstandaard in honderd jaar 3 x 10−8gewicht verliest. Maar per definitie komt de massa van de internationale standaard overeen met 1 kilogram, en elke verandering in de werkelijke massa van de standaard leidt tot een verandering in de waarde van de kilogram. In 2007 bleek dat de kilogramcilinder 50 microgram minder begon te wegen. En zijn gewichtsverlies gaat door.
Nieuwe technologieën en een nieuwe maatstaf voor gewicht
Te eliminerenfouten wordt gezocht naar een nieuwe structuur van de kilogramstandaard. Er zijn ontwikkelingen om de standaard van een bepaalde hoeveelheid silicium-28-isotopen te bepalen. Er is een project "Elektronische kilogram". Het National Institute of Standards and Technology (2005, VS) ontwierp een apparaat dat is gebaseerd op het meten van het vermogen dat nodig is om een elektromagnetisch veld te creëren dat in staat is om 1 kg massa op te tillen. De nauwkeurigheid van een dergelijke meting is 99,999995%. Er zijn ontwikkelingen in de definitie van massa in relatie tot de rustmassa van het neutron. Al deze ontwikkelingen en technologieën zullen het mogelijk maken om te ontsnappen aan de gebondenheid aan een fysieke massastandaard, om een hogere nauwkeurigheid en de mogelijkheid van verzoening waar ook ter wereld te bereiken.
Andere veelbelovende projecten
En hoewel de wereldsterren van de wetenschap bepalen welke manier om het probleem op te lossen betrouwbaarder is, is het meest veelbelovende project het project waarbij de massa in de loop van de tijd niet zal veranderen. Zo'n standaard zou een kubisch lichaam van koolstof-12 isotoopatomen zijn met een hoogte van 8,11 centimeter. In zo'n kubus zitten 2250 x 281489633 koolstof-12-atomen. Onderzoekers van het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology stellen voor om de kilogramstandaard te bepalen met behulp van de constante van Planck en de formule E=mc^2.
Modern metrisch stelsel
Moderne normen zijn helemaal niet meer wat ze waren. De meter, oorspronkelijk gerelateerd aan de omtrek van de planeet, komt tegenwoordig overeen met de afstand die een lichtstraal in één 299792458ste van een seconde aflegt. Maar een seconde is de tijd waarin 9192631770 verstrijkttrillingen van het cesiumatoom. De voordelen van kwantumprecisie zijn in dit geval duidelijk, omdat ze overal op de planeet kunnen worden gereproduceerd. Als gevolg hiervan blijft de enige norm die fysiek bestaat, de kilogramnorm.
Hoeveel kost de standaard?
De standaard bestaat al meer dan 100 jaar en is nu al veel waard, als uniek en artefact. Maar in het algemeen, om het prijsequivalent te bepalen, is het noodzakelijk om het aantal atomen in een kilogram puur goud te berekenen. Het nummer zal worden verkregen uit ongeveer 25 cijfers, en dit is zonder rekening te houden met de ideologische waarde van dit artefact. Maar het is te vroeg om te spreken over de verkoop van de kilogramstandaard, omdat de wereldgemeenschap de enige overgebleven fysieke standaard van het internationale systeem van eenheden nog niet heeft verwijderd.
Ik vraag me af wat de afmetingen zijn
In alle tijdzones van de planeet wordt de tijd bepaald ten opzichte van UTC (bijvoorbeeld UTC+4:00). Opmerkelijk is dat de afkorting helemaal geen decodering heeft; het werd in 1970 aangenomen door de International Telecommunication Union. Er werden twee opties voorgesteld: de Engelse CUT (Coordinated Universal Time) en de Franse TUC (Temps Universel Coordonné). We kozen voor een medium neutrale afkorting.
Op zee wordt de knoopmeting gebruikt. Om de snelheid van het schip te meten, werd een speciaal logboek met knooppunten op dezelfde afstand gebruikt, dat overboord werd gegooid en gedurende een bepaalde tijd het aantal knooppunten telde. Moderne apparaten zijn veel geavanceerder dan een touw met knopen, maar de naam blijft.
Woord nauwgezetheid, betekeniswiens extreme nauwkeurigheid en nauwkeurigheid naar talen kwam van de naam van de oude Griekse standaard van gewicht - scrupules. Het was gelijk aan 1,14 gram en werd gebruikt bij het wegen van zilveren munten.
De naam van geldeenheden vindt ook vaak zijn oorsprong in de namen van gewichtsmaten. Dus werden zilveren munten in Groot-Brittannië sterling genoemd, en 240 van deze munten wogen een pond. In het oude Rusland waren "zilveren hryvnia's" of "gouden hryvnia's" in gebruik, wat een bepaald aantal munten betekende uitgedrukt in gewichtsequivalent.
De vreemde meting van het vermogen van auto's heeft een zeer reële oorsprong. De uitvinder van de stoommachine, James White, besloot op deze manier het voordeel van zijn uitvinding ten opzichte van tractietransport aan te tonen. Hij berekende hoeveel een paard een last per minuut kan tillen en noemde dit aantal als één pk.
