La precisione non è mai superflua. Ecco perché un sistema di misurazioni internazionali è stato creato ed esiste in tutto il mondo, espresso negli standard di tutte le misurazioni conosciute dall'uomo. E solo lo standard del chilogrammo spicca nella gamma delle unità di misura. Dopotutto, è l'unico ad avere un prototipo fisico nella vita reale. Quanto pesa e in quale paese è memorizzato lo standard internazionale di un chilogrammo, ti risponderemo in questo articolo.
Perché abbiamo bisogno di standard?
Un chilo, come le arance, pesa lo stesso in Africa e in Russia? La risposta è sì, quasi. E tutto grazie al sistema internazionale per la determinazione degli standard di chilogrammo, metro, secondo e altri parametri fisici. Gli standard di misurazione sono necessari affinché l'umanità garantisca l'attività economica (commercio) e l'edilizia (unità dei disegni), industriale (unità delle leghe) e culturale (unità degli intervalli di tempo) e molte altre aree di attività. E se dentroSe il tuo iPhone si rompe nel prossimo futuro, è molto probabile che ciò sia accaduto a causa dei cambiamenti nel peso dello standard di massa più importante.
Storia degli standard
Ogni civiltà aveva i propri standard e standard, che si sono cambiati a vicenda nel corso dei secoli. Nell'antico Egitto, la massa degli oggetti veniva misurata in kantar o kikkar. Nell'antica Grecia, questi erano talenti e dracme. E in Russia, la massa delle merci veniva misurata in libbre o bobine. Allo stesso tempo, persone di diversi sistemi economici e politici, per così dire, hanno convenuto che l'unità di massa, lunghezza o altro parametro sarebbe stato paragonabile a una singola unità contrattuale. È interessante notare che anche un pood nei tempi antichi poteva differire di un terzo tra i mercanti di paesi diversi.
Fisica e standard
Gli accordi, spesso verbali e condizionali, funzionavano finché una persona non si dedicava seriamente alla scienza e all'ingegneria. Con la comprensione delle leggi della fisica e della chimica, lo sviluppo dell'industria, la creazione della caldaia a vapore e lo sviluppo del commercio internazionale, c'era bisogno di standard uniformi più precisi. Il lavoro preparatorio è stato lungo e scrupoloso. Fisici, matematici, chimici di tutto il mondo hanno lavorato per trovare uno standard universale. E prima di tutto - lo standard internazionale del chilogrammo, perché è dalla misura del peso che vengono respinti altri parametri fisici (Ampere, Volt, Watt).
Convenzione metrica
Un evento significativo ebbe luogo alla periferia di Parigi nel 1875. Quindi per la prima volta 17 paesi (compresa la Russia) hanno firmato la metricaconvenzione. Questo è un trattato internazionale che garantisce l'unità degli standard. Oggi, 55 paesi hanno aderito come membri a pieno titolo e 41 paesi come membri associati. Allo stesso tempo, sono stati creati l'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure e il Comitato internazionale dei pesi e delle misure, il cui compito principale è monitorare l'unità della standardizzazione in tutto il mondo.
Standard della prima convenzione metrica
Lo standard del metro era un righello fatto di una lega di platino e iridio (9 a 1) con una lunghezza di una quarantamilionesima parte del meridiano di Parigi. Il chilogrammo standard della stessa lega corrispondeva alla massa di un litro (decimetro cubo) di acqua a una temperatura di 4 gradi Celsius (la densità più alta) a pressione standard sul livello del mare. Il secondo standard era 1/86400 del giorno solare medio. Tutti i 17 paesi partecipanti alla convenzione hanno ricevuto una copia dello standard.
Posiziona Z
I prototipi e l'originale dello stendardo sono oggi conservati nella Camera dei pesi e delle misure a Sèvres vicino a Parigi. È alla periferia di Parigi che il luogo in cui lo standard di chilogrammo, metro, candela (intensità della luce), ampere (intensità della corrente), kelvin (temperatura) e mole (come unità di materia, non esiste uno standard fisico) è immagazzinato. Il sistema di pesi e misure basato su questi sei standard è chiamato Sistema Internazionale di Unità (SI). Ma la storia degli standard non è finita qui, era solo l'inizio.
SI
Il sistema standard che utilizziamo - SI (SI), dal francese Systeme International d'Unites - comprende sette unità base. Questo è un metro (lunghezza),chilogrammo (massa), ampere (corrente), candela (intensità della luce), kelvin (temperatura), mole (quantità di sostanza). Tutte le altre quantità fisiche sono ottenute da vari calcoli matematici utilizzando quantità di base. Ad esempio, l'unità di forza è kg x m/s2. Tutti i paesi del mondo, ad eccezione di Stati Uniti, Nigeria e Myanmar, utilizzano il sistema SI per le misurazioni, il che significa confrontare una quantità incognita con uno standard. E uno standard è l'equivalente di un valore fisico che tutti concordano sia assolutamente accurato.
Il chilo di riferimento è quanto?
Sembrerebbe qualcosa di più semplice: lo standard di 1 chilogrammo è il peso di 1 litro d'acqua. Ma in re altà, questo non è del tutto vero. Cosa prendere come standard di chilogrammo da circa 80 prototipi è una domanda piuttosto complicata. Ma per caso è stata scelta la variante ottimale della composizione della lega, che è durata più di 100 anni. Lo standard di un chilogrammo di massa è costituito da una lega di platino (90%) e iridio (10%) ed è un cilindro il cui diametro è uguale all' altezza ed è di 39,17 millimetri. Sono state fatte anche le sue copie esatte, per un importo di 80 pezzi. Copie dello standard del chilogrammo si trovano nei paesi partecipanti alla convenzione. Lo standard principale è immagazzinato nella periferia di Parigi ed è ricoperto da tre capsule sigillate. Ovunque si trovi lo standard del chilogrammo, la riconciliazione con il più importante standard internazionale viene effettuata ogni dieci anni.
Lo standard più importante
Lo standard internazionale del chilogrammo è stato fuso nel 1889 ed è conservato a Sevres in Francia nella cassaforte dell'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure, copertotre tappi di vetro sigillati. Solo tre alti rappresentanti dell'ufficio hanno le chiavi di questa cassaforte. Insieme allo standard principale, ci sono anche sei dei suoi doppi o successori nella cassaforte. Ogni anno, la principale misura del peso, che viene presa come standard del chilogrammo, viene solennemente rimossa per l'esame. E ogni anno diventa sempre più magro. La ragione di questa perdita di peso è il distacco degli atomi durante la rimozione del campione.
Versione russa
Una copia dello standard è anche in Russia. È conservato nell'Istituto di metrologia di ricerca tutto russo. Mendeleev a San Pietroburgo. Si tratta di due prototipi in platino-iridio, il n. 12 e il n. 26. Si trovano su un supporto al quarzo, ricoperti da due cappucci di vetro e chiusi in una cassaforte di metallo. La temperatura dell'aria all'interno delle capsule è di 20 °C, l'umidità è del 65%. Il prototipo domestico pesa 1.000000087 chilogrammi.
Il chilogrammo standard sta perdendo peso
La riconciliazione dello standard ha mostrato che l'accuratezza degli standard nazionali è di circa 2 µg. Tutti sono conservati in condizioni simili e i calcoli mostrano che il chilogrammo standard perde 3 x 10−8di peso in cento anni. Ma per definizione, la massa dello standard internazionale corrisponde a 1 chilogrammo e qualsiasi variazione nella massa effettiva dello standard porta a un cambiamento nel valore stesso del chilogrammo. Nel 2007 si è scoperto che il cilindro del chilogrammo ha iniziato a pesare 50 microgrammi in meno. E la sua perdita di peso continua.
Nuove tecnologie e un nuovo standard di misura del peso
Eliminareerrori, si ricerca una nuova struttura dello standard del chilogrammo. Ci sono sviluppi per determinare lo standard di una certa quantità di isotopi di silicio-28. C'è un progetto "Chilogrammo elettronico". Il National Institute of Standards and Technology (2005, USA) ha progettato un dispositivo basato sulla misurazione della potenza richiesta per creare un campo elettromagnetico in grado di sollevare 1 kg di massa. La precisione di tale misurazione è del 99,999995%. Ci sono sviluppi della definizione di massa in relazione alla massa a riposo del neutrone. Tutti questi sviluppi e tecnologie consentiranno di evitare l'essere legati a uno standard di massa fisica, per ottenere una maggiore precisione e la possibilità di riconciliazione in qualsiasi parte del mondo.
Altri progetti promettenti
E mentre i luminari della scienza del mondo stanno determinando quale modo per risolvere il problema sia più affidabile, il più promettente è il progetto in cui la massa non cambierà nel tempo. Un tale standard sarebbe un corpo cubico di atomi di isotopi di carbonio-12 con un' altezza di 8,11 centimetri. In un tale cubo ci saranno 2250 x 281489633 atomi di carbonio-12. I ricercatori del National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti propongono di determinare il chilogrammo standard utilizzando la costante di Planck e la formula E=mc^2.
Sistema metrico moderno
Gli standard moderni non sono affatto quelli di una volta. Il metro, originariamente relativo alla circonferenza del pianeta, corrisponde oggi alla distanza percorsa da un raggio di luce in un 299792458esimo di secondo. Ma un secondo è il tempo durante il quale passa 9192631770vibrazioni dell'atomo di cesio. I vantaggi della precisione quantistica in questo caso sono evidenti, perché possono essere riprodotti ovunque sul pianeta. Di conseguenza, l'unico standard che esiste fisicamente rimane lo standard del chilogrammo.
Quanto costa lo standard?
Esiste da più di 100 anni, lo standard vale già molto, come oggetto unico e manufatto. Ma in generale, per determinare il prezzo equivalente, è necessario calcolare il numero di atomi in un chilogrammo di oro puro. Il numero si otterrà da circa 25 cifre, e questo senza tener conto del valore ideologico di questo manufatto. Ma è troppo presto per parlare della vendita dello standard del chilogrammo, perché la comunità mondiale non si è ancora sbarazzata dell'unico standard fisico rimasto del sistema internazionale di unità.
Mi chiedo delle misure
In tutti i fusi orari del pianeta, l'ora è determinata rispetto all'UTC (ad esempio, UTC+4:00). Sorprendentemente, l'abbreviazione non ha alcuna decodifica; è stata adottata nel 1970 dall'Unione internazionale delle telecomunicazioni. Sono state proposte due opzioni: l'inglese CUT (Coordinated Universal Time) e il francese TUC (Temps Universel Coordonné). Abbiamo scelto un'abbreviazione media neutra.
In mare viene utilizzata la misura del nodo. Per misurare la velocità della nave è stato utilizzato un registro speciale con nodi alla stessa distanza, che è stato lanciato in mare e ha contato il numero di nodi per un certo periodo di tempo. I dispositivi moderni sono molto più avanzati di una corda con nodi, ma il nome rimane.
Parola meticolosità, significatola cui estrema accuratezza e accuratezza derivavano dalle lingue dal nome dell'antico standard greco di peso - scrupolo. Era pari a 1,14 grammi e veniva usato per pesare monete d'argento.
Il nome delle unità monetarie spesso ha origine anche nei nomi delle misure di peso. Quindi, le monete d'argento erano chiamate sterline in Gran Bretagna e 240 di queste monete pesavano una libbra. Nell'antica Russia erano in uso "grivna d'argento" o "grivna d'oro", il che significava un certo numero di monete espresso in peso equivalente.
La strana misurazione della potenza dell'auto ha un'origine molto reale. L'inventore della macchina a vapore, James White, decise di dimostrare in questo modo il vantaggio della sua invenzione rispetto al trasporto a trazione. Ha calcolato quanto un cavallo può sollevare un carico al minuto e ha designato questo importo come un cavallo.
