Tikslumas niekada nėra nereikalingas. Štai kodėl sukurta ir visame pasaulyje egzistuoja tarptautinių matavimų sistema, išreikšta visų žmogui žinomų matavimų etalonais. O matavimo vienetų diapazone išsiskiria tik kilogramo standartas. Juk jis vienintelis turi fizinį realaus gyvenimo prototipą. Kiek jis sveria ir kurioje šalyje saugomas tarptautinis kilogramo standartas, atsakysime šiame straipsnyje.
Kam mums reikalingi standartai?
Kilogramas, kaip apelsinai, Afrikoje ir Rusijoje sveria tiek pat? Atsakymas yra taip, beveik. Ir visa tai dėka tarptautinės kilogramo, metro, sekundės ir kitų fizinių parametrų etalonų nustatymo sistemos. Matavimų etalonai būtini, kad žmonija užtikrintų ūkinę veiklą (prekybą) ir statybą (brėžinių vienovė), pramoninę (lydinių vienovė) ir kultūrinę (laiko intervalų vienetą) ir daugelį kitų veiklos sričių. O jei įJei jūsų iPhone suges artimiausiu metu, labai tikėtina, kad taip atsitiko dėl svarbiausio masės etalono svorio pokyčių.
Standartų istorija
Kiekviena civilizacija turėjo savo standartus ir standartus, kurie bėgant amžiams keitė vienas kitą. Senovės Egipte daiktų masė buvo matuojama kantarais arba kikarais. Senovės Graikijoje tai buvo talentai ir drachmos. O Rusijoje prekių masė buvo matuojama svarais arba ritėmis. Tuo pat metu skirtingų ekonominių ir politinių sistemų žmonės tarsi sutarė, kad masės, ilgio ar kito parametro vienetas bus lyginamas su vienu sutartiniu vienetu. Įdomu tai, kad net pudas senovėje tarp skirtingų šalių pirklių galėjo skirtis trečdaliu.
Fizika ir standartai
Sąlygos, dažnai žodinės ir sąlyginės, veikė tol, kol žmogus rimtai ėmėsi mokslo ir inžinerijos. Supratus fizikos ir chemijos dėsnius, vystantis pramonei, kuriant garo katilą, plėtojant tarptautinę prekybą, atsirado poreikis nustatyti tikslesnius vienodus standartus. Parengiamasis darbas buvo ilgas ir kruopštus. Fizikai, matematikai, chemikai visame pasaulyje stengėsi rasti universalų standartą. Ir visų pirma – tarptautinis kilogramo standartas, nes būtent nuo svorio mato atstumiami kiti fiziniai parametrai (Amperas, Voltas, Vatai).
Metrinis susitarimas
1875 m. Paryžiaus pakraštyje įvyko reikšmingas įvykis. Tada pirmą kartą metriką pasirašė 17 šalių (įskaitant Rusiją).konvencija. Tai tarptautinė sutartis, užtikrinanti standartų vienovę. Šiandien 55 šalys įstojo į ją kaip tikrosios narės ir 41 šalis kaip asocijuotos narės. Tuo pačiu metu buvo sukurtas Tarptautinis svorių ir matų biuras bei Tarptautinis svorių ir matų komitetas, kurio pagrindinė užduotis – stebėti standartizacijos vienybę visame pasaulyje.
Pirmosios metrinės konvencijos standartai
Matro etalonas buvo liniuotė, pagaminta iš platinos ir iridžio lydinio (9:1), kurios ilgis yra viena keturiasdešimt milijonoji Paryžiaus dienovidinio dalis. To paties lydinio kilogramo standartas atitiko vieno litro (kubinio decimetro) vandens masę 4 laipsnių Celsijaus temperatūroje (didžiausias tankis) esant standartiniam slėgiui virš jūros lygio. Standartinė sekundė buvo 1/86400 vidutinės saulės dienos. Visos 17 konvencijoje dalyvaujančių šalių gavo standarto kopiją.
Z vieta
Prototipai ir standarto originalas šiandien saugomi svorių ir matų rūmuose Sèvres mieste netoli Paryžiaus. Būtent Paryžiaus pakraštyje yra vieta, kur yra kilogramo, metro, kandela (šviesos intensyvumas), ampero (srovės intensyvumas), kelvino (temperatūra) ir molio (kaip medžiagos vieneto, fizinio etalono) standartas. saugomi. Šiais šešiais standartais pagrįsta svorių ir matų sistema vadinama Tarptautine vienetų sistema (SI). Tačiau standartų istorija tuo nesibaigė, ji tik prasidėjo.
SI
Mūsų naudojama standartinė sistema – SI (SI) iš Prancūzijos Systeme International d'Unites – apima septynis bazinius įrenginius. Tai metras (ilgis),kilogramas (masė), amperas (srovė), kandela (šviesos intensyvumas), kelvinas (temperatūra), molis (medžiagos kiekis). Visi kiti fizikiniai dydžiai gaunami įvairiais matematiniais skaičiavimais naudojant bazinius dydžius. Pavyzdžiui, jėgos vienetas yra kg x m/s2. Visos pasaulio šalys, išskyrus JAV, Nigeriją ir Mianmarą, matavimams naudoja SI sistemą, o tai reiškia nežinomo dydžio palyginimą su standartu. O standartas yra fizinės vertės ekvivalentas, dėl kurio visi sutinka, kad jis yra visiškai tikslus.
Kiek yra orientacinis kilogramas?
Atrodytų kažkas paprastesnio – 1 kilogramo standartas yra 1 litro vandens svoris. Tačiau iš tikrųjų tai nėra visiškai tiesa. Ką laikyti kilogramo standartu iš maždaug 80 prototipų – gana sudėtingas klausimas. Tačiau atsitiktinai buvo pasirinktas optimalus lydinio sudėties variantas, kuris truko daugiau nei 100 metų. Kilogramo masės etalonas yra pagamintas iš platinos (90%) ir iridžio (10%) lydinio ir yra cilindras, kurio skersmuo lygus aukščiui ir yra 39,17 milimetro. Taip pat buvo padarytos tikslios jos kopijos – 80 vnt. Kilogramo standarto kopijos yra konvencijoje dalyvaujančiose šalyse. Pagrindinis standartas yra saugomas Paryžiaus priemiestyje ir yra uždengtas trimis sandariomis kapsulėmis. Kad ir kur būtų kilogramo standartas, kas dešimt metų atliekamas derinimas su svarbiausiu tarptautiniu standartu.
Svarbiausias standartas
Tarptautinis kilogramo etalonas buvo išlietas 1889 m. ir saugomas Sevre, Prancūzijoje, Tarptautinio svorių ir matų biuro seife, uždengtametrys sandarūs stikliniai dangteliai. Šio seifo raktus turi tik trys aukšto rango biuro atstovai. Kartu su pagrindiniu standartu seife yra ir šeši jo dubliai arba įpėdiniai. Kiekvienais metais pagrindinis svorio matas, kuris laikomas kilogramo etalonu, iškilmingai išimamas tyrimui. Ir kiekvienais metais jis vis plonėja. Šio svorio netekimo priežastis yra atomų atsiskyrimas išimant mėginį.
Rusiška versija
Standarto kopija taip pat yra Rusijoje. Jis saugomas Visos Rusijos metrologijos tyrimų institute. Mendelejevas Sankt Peterburge. Tai du platinos-iridžio prototipai – Nr.12 ir Nr.26. Jie yra ant kvarcinio stovo, uždengti dviem stikliniais dangteliais ir uždaryti metaliniame seife. Oro temperatūra kapsulių viduje 20 °C, drėgmė 65%. Namų prototipas sveria 1 000000087 kilogramus.
Kilogramų standartas meta svorį
Standarto suderinimas parodė, kad nacionalinių standartų tikslumas yra apie 2 µg. Visi jie laikomi panašiomis sąlygomis, o skaičiavimai rodo, kad kilogramo etalonas per šimtą metų netenka 3 x 10−8svorio. Tačiau pagal apibrėžimą tarptautinio standarto masė atitinka 1 kilogramą, o bet kokie tikrosios etalono masės pokyčiai lemia pačios kilogramo vertės pasikeitimą. 2007 metais paaiškėjo, kad kilograminis cilindras pradėjo sverti 50 mikrogramų mažiau. Ir jo svoris krenta toliau.
Naujos technologijos ir naujas svorio matavimo standartas
Pašalintiklaidų, ieškoma naujos kilogramo etalono struktūros. Siekiama nustatyti tam tikro silicio-28 izotopų kiekio standartą. Yra projektas „Elektroninis kilogramas“. Nacionalinis standartų ir technologijų institutas (2005 m., JAV) sukūrė įrenginį, pagrįstą galios, reikalingos elektromagnetiniam laukui, galinčiam pakelti 1 kg masės, sukurti, matavimu. Tokio matavimo tikslumas yra 99,999995%. Masės apibrėžimas, palyginti su likusia neutrono mase, yra tobulinamas. Visi šie pokyčiai ir technologijos leis išvengti pririšimo prie fizinės masės standarto, pasiekti didesnį tikslumą ir galimybę susitaikyti bet kurioje pasaulio vietoje.
Kiti perspektyvūs projektai
Ir nors pasaulio mokslo šviesuoliai sprendžia, kuris problemos sprendimo būdas yra patikimesnis, perspektyviausias yra projektas, kurio masė laikui bėgant nesikeis. Toks standartas būtų kubinis anglies-12 izotopų atomų kūnas, kurio aukštis būtų 8,11 centimetro. Tokiame kube bus 2250 x 281489633 anglies-12 atomų. JAV nacionalinio standartų ir technologijų instituto mokslininkai siūlo kilogramo etaloną nustatyti naudojant Planko konstantą ir formulę E=mc^2.
Šiuolaikinė metrinė sistema
Šiuolaikiniai standartai visai ne tokie, kokie buvo anksčiau. Metras, iš pradžių susijęs su planetos perimetru, šiandien atitinka atstumą, kurį šviesos spindulys nukeliauja per vieną 299792458 sekundės dalį. Tačiau sekundė yra laikas, per kurį praeina 9192631770cezio atomo virpesiai. Kvantinio tikslumo pranašumai šiuo atveju yra akivaizdūs, nes juos galima atkurti bet kurioje planetos vietoje. Dėl to vienintelis fiziškai egzistuojantis standartas išlieka kilogramo standartas.
Kiek kainuoja standartas?
Egzistuojantis daugiau nei 100 metų, standartas jau vertas daug, kaip unikalus ir artefaktinis daiktas. Tačiau apskritai norint nustatyti kainos ekvivalentą, reikia apskaičiuoti atomų skaičių gryno aukso kilograme. Skaičius bus gautas iš maždaug 25 skaitmenų, ir tai neatsižvelgiama į šio artefakto ideologinę vertę. Tačiau apie kilogramo etalono pardavimą kalbėti dar anksti, nes pasaulio bendruomenė dar neatsikratė vienintelio likusio tarptautinės vienetų sistemos fizinio etalono.
Įdomu dėl išmatavimų
Visose planetos laiko juostose laikas nustatomas pagal UTC (pvz., UTC+4:00). Pažymėtina, kad santrumpa visiškai nedekoduojama; Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga jį priėmė 1970 m. Buvo pasiūlytos dvi galimybės: angliškas CUT (koordinuotas pasaulinis laikas) ir prancūzų TUC (Temps Universel Coordonné). Pasirinkome vidutinio neutralumo santrumpą.
Jūroje naudojamas mazgo matavimas. Laivo greičiui matuoti buvo naudojamas specialus rąstas su mazgais vienodu atstumu, kuris buvo išmestas už borto ir tam tikrą laiką skaičiuodavo mazgų skaičių. Šiuolaikiniai įrenginiai yra daug pažangesni nei virvė su mazgais, bet pavadinimas išlieka.
Žodžio kruopštumas, prasmėkurio ypatingas tikslumas ir tikslumas kilo iš senovės graikų svorio standarto pavadinimo – skrupulas. Jis buvo lygus 1,14 gramo ir buvo naudojamas sveriant sidabrines monetas.
Piniginių vienetų pavadinimai taip pat dažnai kyla iš svorio matų pavadinimų. Taigi, Didžiojoje Britanijoje sidabrinės monetos buvo vadinamos sterlingais, o 240 šių monetų svėrė svarą. Senovės Rusijoje buvo naudojamos „sidabrinės grivinos“arba „auksinės grivinos“, o tai reiškė tam tikrą monetų skaičių, išreikštą svorio ekvivalentu.
Keistas automobilio arklio galių matavimas turi labai tikrą kilmę. Garo mašinos išradėjas Jamesas White'as nusprendė tokiu būdu pademonstruoti savo išradimo pranašumą prieš traukos transportą. Jis apskaičiavo, kiek arklys gali pakelti krovinį per minutę, ir nurodė šį kiekį kaip vieną arklio galią.
