?

Log in

No account? Create an account

Денис Балин

На планете Земля


Предыдущий пост Поделиться Следующий пост

Сколько весит килограмм?

На самом деле это очень серьезный научный вопрос, на который нет однозначного ответа



Согласно данным профессора Питера Кампсона и доктора Наоко Сано из университета Ньюкасла, опубликованным в журнале Metrology (Метрология), эталон килограмма прибавляет в среднем около 50 микрограмм за сто лет, что в итоге может существенно отразиться на очень многих физических величинах.



Самый главный килограмм представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39 мм, состоящий из сплава платины и иридия (90% платины и 10% иридия). Он был отлит в 1889 году и хранится в сейфе в Международном бюро мер и весов в городе Севр вблизи Парижа. Первоначально килограмм определялся как масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при температуре 4 °C и стандартном атмосферном давлении на уровне моря.

С эталона килограмма первоначально было сделано 40 точных копий, которые разошлись по всему миру. Две из них находятся в России, в ВНИИ метрологии им. Менделеева. Позднее была отлита еще одна серия реплик. Платина в качестве основного материала для эталона была выбрана потому, что отличается высокой устойчивостью к окислению, высокой плотностью и низкой магнитной восприимчивостью. Эталон и его реплики используются для стандартизации массы в самых разных отраслях. В том числе и там, где микрограммы имеют существенное значение.

Килограмм – единственная единица СИ, которая до сих пор определяется с помощью эталона . Все остальные меры (метр, секунда, градус, ампер и т. д.) могут быть определены с необходимой точностью в физической лаборатории. Килограмм входит в определение других величин, например, единица измерения силы – ньютон, которая определяется как сила, изменяющая за 1 секунду скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. От величины ньютона зависят другие физические величины, так что в итоге цепочка может привести к изменению значения многих физических единиц.



Физики считают, что колебания массы эталона стали результатом атмосферных загрязнений и изменения химического состава в поверхности цилиндров. Несмотря на то, что эталон и его реплики хранятся в специальных условиях (см. фото), это не спасает металл от взаимодействия с окружающей средой. Точный вес килограмма установили с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Оказалось, что килограмм «поправился» на почти что 100 мкг.

Вместе с тем, копии эталона с самого начала отличались от оригинала и их вес изменяется также по-разному. Так, главный американский килограмм изначально весил на 39 микрограмм меньше эталона, а проверка в 1948 году показала, что он увеличился на 20 мкг. Другая американская копия напротив, теряет в весе. В 1889 году килограмм под номером 4 (К4) был на 75 мкг меньше эталона, а в 1989 уже на 106.

Согласно правилам, эталоны нежелательно подвергать механическому трению, а с учетом того, что разные реплики изначально несколько отличались по массе, оценить влияние очистки довольно сложно. Чтобы максимально стандартизировать процедуру, физики разработали щадящий способ очистки поверхности с использованием УФ-облучения. Пока что опыты проводились только на платиновой и золотой фольге, загрязненной машинным маслом. Для удаления грязи поверхность промывается метиловым спиртом, затем чистой водой, а затем наступает черед газовой очистки с использованием озона и ультрафиолетового облучения. Похожие технологии используются для очистки поверхностей полупроводников.

Оказалось, что такая очистка не повреждает платиновую и золотую поверхности. Было отмечено незначительное образование оксидов на поверхности, но на весе образцов это не сказалось, так как соединения постепенно распадались на металл и газообразный кислород.

Другое решение проблемы лишнего веса для эталонного килограмма предложили участники 24-й Генеральной конференции по мерам и весам, которая состоялась в 2011 году. Идея состоит в том, чтобы определить его вес по отношению к массе атома кремния или через постоянную Планка. В частности, предполагается, что СИ станет системой единиц, в которой значение постоянной Планка h будет зафиксировано и равно 6,626 06X•10-34 Дж•c (здесь Х – заменяет одну или более значащих цифр, которые еще предстоит определить). Результатом этого должна явиться отмена ныне действующего определения килограмма и принятие нового.

Если кремний выдержит серию испытаний, которые подтвердят, что он пригоден для использования в качестве эталона, то уже в 2014 году может появиться новый идеальный килограмм.










promo denis_balin april 27, 2016 07:00 198
Buy for 300 tokens
Всем привет! Сегодня опубликую стандартный пост для любого туриста, который приезжает в Петербург. Посещение такого места обязательно входит в программу. Поэтому, я понимаю, сколько они делают при этом фотографий, каждый метр таких мест кем-нибудь, да заснят. Так что, вряд ли Вы увидите в этом…

  • 1
dzholas 6 февраля, 2013
Спасибо. Познавательно.

akaund 6 февраля, 2013
-Товарищ прапорщик, а вот что тяжелее - килограмм ваты или килограмм железа?

-Конечно железа!

-Неправильно. Одинаково!

-А я вот ща как дам тебе по башке - сначала килограммом ваты, а потом килограммом железа, тогда и посмотрим одинаково или нет.

:)

denpir 6 февраля, 2013
все в мире относительно)

  • 1