Η ακρίβεια δεν είναι ποτέ περιττή. Γι' αυτό έχει δημιουργηθεί και υπάρχει σε όλο τον κόσμο ένα σύστημα διεθνών μετρήσεων, που εκφράζεται στα πρότυπα όλων των μετρήσεων που είναι γνωστά στον άνθρωπο. Και μόνο το πρότυπο χιλιογράμμου ξεχωρίζει στο εύρος των μονάδων μέτρησης. Άλλωστε, είναι ο μόνος που έχει ένα φυσικό πρωτότυπο της πραγματικής ζωής. Πόσο ζυγίζει και σε ποια χώρα είναι αποθηκευμένο το διεθνές πρότυπο του κιλού, θα απαντήσουμε σε αυτό το άρθρο.
Γιατί χρειαζόμαστε πρότυπα;
Ένα κιλό, όπως τα πορτοκάλια, ζυγίζει το ίδιο στην Αφρική και τη Ρωσία; Η απάντηση είναι ναι, σχεδόν. Και όλα αυτά χάρη στο διεθνές σύστημα για τον καθορισμό των προτύπων του κιλού, του μετρητή, του δευτερολέπτου και άλλων φυσικών παραμέτρων. Τα πρότυπα μέτρησης είναι απαραίτητα για την ανθρωπότητα για να διασφαλίσει την οικονομική δραστηριότητα (εμπόριο) και την κατασκευή (ενότητα σχεδίων), τη βιομηχανική (ενότητα των κραμάτων) και την πολιτιστική (ενότητα χρονικών διαστημάτων) και πολλούς άλλους τομείς δραστηριότητας. Και αν μέσαΕάν το iPhone σας σπάσει στο εγγύς μέλλον, είναι πολύ πιθανό αυτό να συνέβη λόγω αλλαγών στο βάρος του πιο σημαντικού προτύπου μάζας.
Ιστορία των προτύπων
Κάθε πολιτισμός είχε τα δικά του πρότυπα και πρότυπα, τα οποία άλλαξαν ο ένας τον άλλον στο πέρασμα των αιώνων. Στην αρχαία Αίγυπτο, η μάζα των αντικειμένων μετρούνταν σε kantars ή kikkars. Στην αρχαία Ελλάδα αυτά ήταν ταλέντα και δραχμές. Και στη Ρωσία, η μάζα των αγαθών μετρήθηκε σε λίρες ή σε καρούλια. Ταυτόχρονα, άνθρωποι διαφορετικών οικονομικών και πολιτικών συστημάτων, όπως ήταν, συμφώνησαν ότι η μονάδα μάζας, μήκους ή άλλη παράμετρος θα ήταν συγκρίσιμη με μια ενιαία συμβατική μονάδα. Είναι ενδιαφέρον ότι ακόμη και ένα ποντίκι στην αρχαιότητα θα μπορούσε να διαφέρει κατά το ένα τρίτο μεταξύ εμπόρων από διαφορετικές χώρες.
Φυσική και πρότυπα
Οι διευθετήσεις, συχνά προφορικές και υπό όρους, λειτούργησαν έως ότου ένα άτομο ασχολήθηκε σοβαρά με την επιστήμη και τη μηχανική. Με την κατανόηση των νόμων της φυσικής και της χημείας, την ανάπτυξη της βιομηχανίας, τη δημιουργία του ατμολέβητα και την ανάπτυξη του διεθνούς εμπορίου, υπήρχε ανάγκη για πιο ακριβή ομοιόμορφα πρότυπα. Οι προπαρασκευαστικές εργασίες ήταν μακρές και επίπονες. Φυσικοί, μαθηματικοί, χημικοί σε όλο τον κόσμο εργάστηκαν για να βρουν ένα παγκόσμιο πρότυπο. Και πρώτα απ 'όλα - το διεθνές πρότυπο του κιλού, επειδή από το μέτρο του βάρους απωθούνται άλλες φυσικές παράμετροι (Ampere, Volt, Watt).
Μετρική σύμβαση
Ένα σημαντικό γεγονός έλαβε χώρα στα περίχωρα του Παρισιού το 1875. Τότε για πρώτη φορά 17 χώρες (συμπεριλαμβανομένης της Ρωσίας) υπέγραψαν τη μέτρησησύμβαση. Αυτή είναι μια διεθνής συνθήκη που διασφαλίζει την ενότητα των προτύπων. Σήμερα, 55 χώρες έχουν προσχωρήσει ως πλήρη μέλη και 41 χώρες ως συνδεδεμένα μέλη. Ταυτόχρονα, δημιουργήθηκε το Διεθνές Γραφείο Βαρών και Μέτρων και η Διεθνής Επιτροπή Βαρών και Μετρών, κύριο καθήκον των οποίων είναι να παρακολουθεί την ενότητα της τυποποίησης σε όλο τον κόσμο.
Πρότυπα της πρώτης μετρικής σύμβασης
Το πρότυπο του μετρητή ήταν ένας χάρακας κατασκευασμένος από κράμα πλατίνας και ιριδίου (9 προς 1) με μήκος το ένα σαράντα εκατομμυριοστό τμήμα του μεσημβρινού του Παρισιού. Το πρότυπο χιλιόγραμμου του ίδιου κράματος αντιστοιχούσε στη μάζα ενός λίτρου (κυβικό δεκατόμετρο) νερού σε θερμοκρασία 4 βαθμών Κελσίου (η υψηλότερη πυκνότητα) σε τυπική πίεση πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Το τυπικό δεύτερο ήταν το 1/86400 της μέσης ηλιακής ημέρας. Και οι 17 χώρες που συμμετείχαν στη συνέλευση έλαβαν ένα αντίγραφο του προτύπου.
Place Z
Τα πρωτότυπα και το πρωτότυπο του προτύπου φυλάσσονται σήμερα στο Επιμελητήριο Βαρών και Μέτρων στις Σεβρές κοντά στο Παρίσι. Είναι στα περίχωρα του Παρισιού όπου το πρότυπο χιλιόγραμμου, μέτρου, καντέλας (ένταση φωτός), αμπέρ (ένταση ρεύματος), kelvin (θερμοκρασία) και mole (ως μονάδα ύλης, δεν υπάρχει φυσικό πρότυπο) είναι αποθηκευμένο. Το σύστημα βαρών και μέτρων που βασίζεται σε αυτά τα έξι πρότυπα ονομάζεται Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI). Αλλά η ιστορία των προτύπων δεν τελείωσε εκεί, μόλις ξεκινούσε.
SI
Το τυπικό σύστημα που χρησιμοποιούμε - SI (SI), από το γαλλικό Systeme International d'Unites - περιλαμβάνει επτά μονάδες βάσης. Αυτό είναι ένα μέτρο (μήκος),κιλό (μάζα), αμπέρ (ρεύμα), καντέλα (ένταση φωτός), kelvin (θερμοκρασία), mole (ποσότητα ουσίας). Όλα τα άλλα φυσικά μεγέθη λαμβάνονται με διάφορους μαθηματικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας βασικά μεγέθη. Για παράδειγμα, η μονάδα δύναμης είναι kg x m/s2. Όλες οι χώρες στον κόσμο, εκτός από τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Νιγηρία και τη Μιανμάρ, χρησιμοποιούν το σύστημα SI για μετρήσεις, που σημαίνει σύγκριση μιας άγνωστης ποσότητας με ένα πρότυπο. Και ένα πρότυπο είναι το ισοδύναμο μιας φυσικής τιμής που όλοι συμφωνούν ότι είναι απολύτως ακριβής.
Πόσο είναι το κιλό αναφοράς;
Φαίνεται κάτι πιο απλό - το πρότυπο του 1 κιλού είναι το βάρος 1 λίτρου νερού. Αλλά στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Το τι πρέπει να ληφθεί ως πρότυπο κιλό από περίπου 80 πρωτότυπα είναι μια αρκετά περίπλοκη ερώτηση. Αλλά κατά τύχη, επιλέχθηκε η βέλτιστη παραλλαγή της σύνθεσης του κράματος, η οποία διήρκεσε περισσότερα από 100 χρόνια. Το πρότυπο ενός κιλού μάζας είναι κατασκευασμένο από κράμα πλατίνας (90%) και ιριδίου (10%) και είναι ένας κύλινδρος, η διάμετρος του οποίου είναι ίση με το ύψος και είναι 39,17 χιλιοστά. Κατασκευάστηκαν και πιστά αντίγραφά του, σε ποσότητα 80 τεμαχίων. Αντίγραφα του προτύπου χιλιογράμμου βρίσκονται στις χώρες που συμμετέχουν στη σύμβαση. Το κύριο πρότυπο αποθηκεύεται στα προάστια του Παρισιού και καλύπτεται με τρεις σφραγισμένες κάψουλες. Όπου κι αν βρίσκεται το πρότυπο χιλιογράμμων, η συμφωνία με το πιο σημαντικό διεθνές πρότυπο πραγματοποιείται κάθε δέκα χρόνια.
Το πιο σημαντικό πρότυπο
Το διεθνές πρότυπο του κιλού χυτεύτηκε το 1889 και φυλάσσεται στις Σεβρές της Γαλλίας στο χρηματοκιβώτιο του Διεθνούς Γραφείου Βαρών και Μετρών, καλυμμένοτρία σφραγισμένα γυάλινα καπάκια. Μόνο τρεις υψηλόβαθμοι εκπρόσωποι του προεδρείου έχουν τα κλειδιά αυτού του χρηματοκιβωτίου. Μαζί με το βασικό στάνταρ, στο χρηματοκιβώτιο υπάρχουν και έξι από τα διπλά ή τους διαδόχους του. Κάθε χρόνο, το κύριο μέτρο βάρους, το οποίο λαμβάνεται ως πρότυπο του κιλού, αφαιρείται πανηγυρικά για εξέταση. Και κάθε χρόνο γίνεται όλο και πιο λεπτός. Ο λόγος για αυτήν την απώλεια βάρους είναι η αποκόλληση των ατόμων κατά την αφαίρεση του δείγματος.
ρωσική έκδοση
Ένα αντίγραφο του προτύπου βρίσκεται επίσης στη Ρωσία. Αποθηκεύεται στο Πανρωσικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Μετρολογίας. Μεντελέεφ στην Αγία Πετρούπολη. Πρόκειται για δύο πρωτότυπα πλατίνας-ιριδίου - Νο. 12 και Νο. 26. Βρίσκονται σε βάση από χαλαζία, καλυμμένα με δύο γυάλινα καπάκια και κλεισμένα σε μεταλλικό χρηματοκιβώτιο. Η θερμοκρασία του αέρα μέσα στις κάψουλες είναι 20 °C, η υγρασία είναι 65%. Το εγχώριο πρωτότυπο ζυγίζει 1,000000087 κιλά.
Kilogram standard είναι η απώλεια βάρους
Η συμφωνία του προτύπου έδειξε ότι η ακρίβεια των εθνικών προτύπων είναι περίπου 2 μg. Όλα αυτά αποθηκεύονται σε παρόμοιες συνθήκες και οι υπολογισμοί δείχνουν ότι το πρότυπο χιλιόγραμμου χάνει 3 x 10−8βάρος σε εκατό χρόνια. Αλλά εξ ορισμού, η μάζα του διεθνούς προτύπου αντιστοιχεί σε 1 κιλό και οποιεσδήποτε αλλαγές στην πραγματική μάζα του προτύπου οδηγούν σε αλλαγή στην ίδια την τιμή του κιλού. Το 2007, αποδείχθηκε ότι ο κύλινδρος του κιλού άρχισε να ζυγίζει 50 μικρογραμμάρια λιγότερο. Και η απώλεια βάρους του συνεχίζεται.
Νέες τεχνολογίες και νέο πρότυπο μέτρησης βάρους
Για εξάλειψηλάθη, αναζητείται μια νέα δομή του προτύπου χιλιογράμμου. Υπάρχουν εξελίξεις για τον προσδιορισμό του προτύπου μιας ορισμένης ποσότητας ισοτόπων πυριτίου-28. Υπάρχει ένα έργο "Ηλεκτρονικό κιλό". Το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (2005, ΗΠΑ) σχεδίασε μια συσκευή που βασίζεται στη μέτρηση της ισχύος που απαιτείται για τη δημιουργία ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ικανού να σηκώσει 1 κιλό μάζας. Η ακρίβεια μιας τέτοιας μέτρησης είναι 99,999995%. Υπάρχουν εξελίξεις στον ορισμό της μάζας σε σχέση με την υπόλοιπη μάζα του νετρονίου. Όλες αυτές οι εξελίξεις και οι τεχνολογίες θα επιτρέψουν να ξεφύγουμε από τη σύνδεση με ένα πρότυπο φυσικής μάζας, να επιτύχουμε μεγαλύτερη ακρίβεια και τη δυνατότητα συμφιλίωσης οπουδήποτε στον κόσμο.
Άλλα πολλά υποσχόμενα έργα
Και ενώ οι διαφωτιστές της επιστήμης του κόσμου καθορίζουν ποιος τρόπος επίλυσης του προβλήματος είναι πιο αξιόπιστος, το πιο ελπιδοφόρο είναι το έργο στο οποίο η μάζα δεν θα αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Ένα τέτοιο πρότυπο θα ήταν ένα κυβικό σώμα ατόμων ισοτόπων άνθρακα-12 με ύψος 8,11 εκατοστά. Σε έναν τέτοιο κύβο θα υπάρχουν 2250 x 281489633 άτομα άνθρακα-12. Ερευνητές από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ προτείνουν τον προσδιορισμό του προτύπου χιλιογράμμου χρησιμοποιώντας τη σταθερά του Planck και τον τύπο E=mc^2.
Σύγχρονο μετρικό σύστημα
Τα σύγχρονα πρότυπα δεν είναι καθόλου αυτά που ήταν. Το μέτρο, που αρχικά σχετίζεται με την περιφέρεια του πλανήτη, σήμερα αντιστοιχεί στην απόσταση που διανύει μια ακτίνα φωτός σε ένα 299792458ο του δευτερολέπτου. Αλλά ένα δεύτερο είναι ο χρόνος κατά τον οποίο περνάει το 9192631770δονήσεις του ατόμου καισίου. Τα πλεονεκτήματα της κβαντικής ακρίβειας σε αυτή την περίπτωση είναι προφανή, γιατί μπορούν να αναπαραχθούν οπουδήποτε στον πλανήτη. Ως αποτέλεσμα, το μόνο πρότυπο που υπάρχει φυσικά παραμένει το πρότυπο χιλιογράμμου.
Πόσο κοστίζει το τυπικό;
Έχοντας υπάρξει για περισσότερα από 100 χρόνια, το πρότυπο αξίζει ήδη πολλά, ως μοναδικό και τεχνούργημα. Αλλά γενικά, για να προσδιοριστεί το ισοδύναμο τιμής, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί ο αριθμός των ατόμων σε ένα κιλό καθαρού χρυσού. Ο αριθμός θα ληφθεί από περίπου 25 ψηφία, και αυτό χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η ιδεολογική αξία αυτού του αντικειμένου. Αλλά είναι πολύ νωρίς για να μιλήσουμε για την πώληση του προτύπου κιλών, επειδή η παγκόσμια κοινότητα δεν έχει ακόμη απαλλαγεί από το μοναδικό φυσικό πρότυπο του διεθνούς συστήματος μονάδων που έχει απομείνει.
Αναρωτιέμαι για τις μετρήσεις
Σε όλες τις ζώνες ώρας του πλανήτη, η ώρα προσδιορίζεται σε σχέση με το UTC (για παράδειγμα, UTC+4:00). Είναι αξιοσημείωτο ότι η συντομογραφία δεν έχει καθόλου αποκωδικοποίηση· υιοθετήθηκε το 1970 από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών. Προτάθηκαν δύο επιλογές: η αγγλική CUT (Coordinated Universal Time) και η γαλλική TUC (Temps Universel Coordonné). Επιλέξαμε μια μεσαία ουδέτερη συντομογραφία.
Στη θάλασσα, χρησιμοποιείται η μέτρηση κόμπων. Για τη μέτρηση της ταχύτητας του πλοίου χρησιμοποιήθηκε ένα ειδικό κούτσουρο με κόμβους στην ίδια απόσταση, το οποίο πετιόταν στη θάλασσα και μετρούσε τον αριθμό των κόμβων για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Οι σύγχρονες συσκευές είναι πολύ πιο προηγμένες από ένα σχοινί με κόμπους, αλλά το όνομα παραμένει.
Λεξική σχολαστικότητα, σημασίατου οποίου η εξαιρετική ακρίβεια και ακρίβεια προήλθε στις γλώσσες από το όνομα του αρχαιοελληνικού προτύπου βάρους - ακαμψίας. Ήταν ίσο με 1,14 γραμμάρια και χρησιμοποιήθηκε όταν ζύγιζε ασημένια νομίσματα.
Το όνομα των νομισματικών μονάδων προέρχεται επίσης συχνά από τα ονόματα των μέτρων βάρους. Έτσι, τα ασημένια νομίσματα ονομάζονταν στερλίνες στη Βρετανία και 240 από αυτά τα νομίσματα ζύγιζαν μια λίβρα. Στην Αρχαία Ρωσία, χρησιμοποιούνταν «ασημένια hryvnia» ή «χρυσά hryvnia», που σήμαιναν έναν ορισμένο αριθμό νομισμάτων εκφρασμένο σε ισοδύναμο βάρος.
Η περίεργη μέτρηση της ιπποδύναμης του αυτοκινήτου έχει πολύ πραγματική προέλευση. Ο εφευρέτης της ατμομηχανής, Τζέιμς Γουάιτ, αποφάσισε να επιδείξει με αυτόν τον τρόπο το πλεονέκτημα της εφεύρεσής του έναντι της μεταφοράς έλξης. Υπολόγισε πόσο ένα άλογο μπορεί να σηκώσει ένα φορτίο ανά λεπτό και όρισε αυτό το ποσό ως έναν ίππο.
