Präzision ist nie überflüssig. Aus diesem Grund wurde ein System internationaler Messungen geschaffen und existiert auf der ganzen Welt, ausgedrückt in den Standards aller dem Menschen bekannten Messungen. Und im Bereich der Maßeinheiten sticht nur das Kilogramm-Standard heraus. Schließlich ist er der einzige, der einen physischen realen Prototyp hat. Wie viel es wiegt und in welchem Land das internationale Standard-Kilogramm gespeichert wird, beantworten wir in diesem Artikel.
Warum brauchen wir Standards?
Ein Kilo, wie Orangen, wiegt in Afrika und Russland gleich? Die Antwort ist ja, fast. Und das alles dank des internationalen Systems zur Bestimmung der Standards von Kilogramm, Meter, Sekunde und anderen physikalischen Parametern. Messstandards sind für die Menschheit notwendig, um wirtschaftliche Aktivitäten (Handel) und Bauwesen (Einheit der Zeichnungen), Industrie (Einheit der Legierungen) und Kultur (Einheit der Zeitintervalle) und viele andere Tätigkeitsbereiche sicherzustellen. Und wenn drinWenn Ihr iPhone in naher Zukunft kaputt geht, ist dies sehr wahrscheinlich auf Gewichtsänderungen des wichtigsten Massenormals zurückzuführen.
Geschichte der Standards
Jede Zivilisation hatte ihre eigenen Standards und Standards, die sich im Laufe der Jahrhunderte gegenseitig veränderten. Im alten Ägypten wurde die Masse von Objekten in Kantar oder Kikkar gemessen. Im antiken Griechenland waren dies Talente und Drachmen. Und in Russland wurde die Masse der Waren in Pfund oder Spulen gemessen. Gleichzeitig einigten sich Menschen unterschiedlicher wirtschaftlicher und politischer Systeme sozusagen darauf, dass die Einheit von Masse, Länge oder anderen Parametern mit einer einzigen vertraglichen Einheit vergleichbar wäre. Interessanterweise konnte sogar ein Pud in der Antike bei Kaufleuten aus verschiedenen Ländern um ein Drittel abweichen.
Physik und Normen
Arrangements, oft verbal und bedingt, funktionierten, bis eine Person sich ernsthaft mit Wissenschaft und Technik befasste. Mit dem Verständnis der Gesetze der Physik und Chemie, der Entwicklung der Industrie, der Entstehung des Dampfkessels und der Entwicklung des internationalen Handels wurden genauere einheitliche Standards erforderlich. Die Vorarbeiten waren lang und mühsam. Physiker, Mathematiker, Chemiker auf der ganzen Welt arbeiteten daran, einen universellen Standard zu finden. Und vor allem - das internationale Maß des Kilogramms, denn von der Gewichtseinheit werden andere physikalische Größen (Ampere, Volt, Watt) abgestoßen.
Metrische Konvention
Ein bedeutendes Ereignis fand 1875 am Stadtrand von Paris statt. Dann unterzeichneten erstmals 17 Länder (einschließlich Russland) die MetrikKonvention. Dies ist ein internationales Abkommen, das die Einheitlichkeit der Standards sicherstellt. Heute sind ihr 55 Länder als Vollmitglieder und 41 Länder als assoziierte Mitglieder beigetreten. Gleichzeitig wurden das Internationale Büro für Maß und Gewicht und das Internationale Komitee für Maß und Gewicht gegründet, deren Hauptaufgabe darin besteht, die Einheit der Normung auf der ganzen Welt zu überwachen.
Standards der ersten metrischen Konvention
Der Standard des Meters war ein Lineal aus einer Legierung aus Platin und Iridium (9 zu 1) mit einer Länge von einem vierzigmillionsten Teil des Pariser Meridians. Der Kilogramm-Standard der gleichen Legierung entsprach der Masse von einem Liter (Kubikdezimeter) Wasser bei einer Temperatur von 4 Grad Celsius (höchste Dichte) bei Normaldruck über dem Meeresspiegel. Die Standard-Sekunde war 1/86400 des durchschnittlichen Sonnentages. Alle 17 an der Konvention teilnehmenden Länder erhielten eine Kopie des Standards.
Ort Z
Prototypen und das Original des Standards werden heute in der Eichkammer in Sèvres bei Paris aufbewahrt. Am Stadtrand von Paris befindet sich der Ort, an dem die Maßstäbe Kilogramm, Meter, Candela (Lichtstärke), Ampere (Stromstärke), Kelvin (Temperatur) und Mol (als Einheit der Materie gibt es kein physikalisches Maß) gelten gelagert. Das auf diesen sechs Standards basierende Maß- und Gewichtssystem heißt Internationales Einheitensystem (SI). Aber die Geschichte der Standards endete hier nicht, sie fing gerade erst an.
SI
Das von uns verwendete Standardsystem - SI (SI) der französischen Systeme International d'Unites - umfasst sieben Basiseinheiten. Dies ist ein Meter (Länge),Kilogramm (Masse), Ampere (Stromstärke), Candela (Lichtstärke), Kelvin (Temperatur), Mol (Stoffmenge). Alle anderen physikalischen Größen werden durch verschiedene mathematische Berechnungen mit Grundgrößen ermittelt. Beispielsweise ist die Einheit der Kraft kg x m/s2. Alle Länder der Welt, außer den Vereinigten Staaten, Nigeria und Myanmar, verwenden das SI-System für Messungen, was bedeutet, dass eine unbekannte Größe mit einem Standard verglichen wird. Und ein Standard ist das Äquivalent zu einem physikalischen Wert, dem alle zustimmen, dass er absolut genau ist.
Referenzkilo ist wie viel?
Es scheint etwas einfacher zu sein - der Standard von 1 Kilogramm ist das Gewicht von 1 Liter Wasser. Aber in Wirklichkeit ist dies nicht ganz richtig. Was man als Kilogramm-Standard von etwa 80 Prototypen nimmt, ist eine ziemlich komplizierte Frage. Aber zufällig wurde die optimale Variante der Zusammensetzung der Legierung gewählt, die mehr als 100 Jahre dauerte. Der Standard eines Kilogramms Masse besteht aus einer Legierung aus Platin (90%) und Iridium (10%) und ist ein Zylinder, dessen Durchmesser gleich der Höhe ist und 39,17 Millimeter beträgt. Es wurden auch exakte Kopien in Höhe von 80 Stück hergestellt. Kopien des Kilogrammstandards befinden sich in den an der Konvention teilnehmenden Ländern. Der Hauptstandard wird in einem Vorort von Paris gelagert und ist mit drei versiegelten Kapseln bedeckt. Überall dort, wo sich das Kilogramm-Standard befindet, wird alle zehn Jahre ein Abgleich mit dem wichtigsten internationalen Standard durchgeführt.
Der wichtigste Standard
Der internationale Standard des Kilogramms wurde 1889 gegossen und wird in Sevres in Frankreich im Tresor des Internationalen Büros für Maß und Gewicht aufbewahrtdrei versiegelte Glaskappen. Nur drei hochrangige Vertreter des FBI besitzen die Schlüssel zu diesem Tresor. Neben dem Hauptstandard befinden sich im Tresor auch sechs seiner Doppelgänger oder Nachfolger. Jedes Jahr wird das Hauptgewicht, das als Maßstab für das Kilogramm gilt, feierlich zur Prüfung entfernt. Und jedes Jahr wird er dünner und dünner. Der Grund für diesen Gewichtsverlust ist die Ablösung von Atomen beim Entnehmen der Probe.
Russische Version
Eine Kopie des Standards ist auch in Russland. Es wird im Allrussischen Forschungsinstitut für Metrologie aufbewahrt. Mendelejew in St. Petersburg. Dies sind zwei Platin-Iridium-Prototypen – Nr. 12 und Nr. 26. Sie befinden sich auf einem Quarzständer, der mit zwei Glaskappen bedeckt und in einem Metallsafe verschlossen ist. Die Lufttemperatur in den Kapseln beträgt 20 °C, die Luftfeuchtigkeit 65 %. Der heimische Prototyp wiegt 1.000000087 Kilogramm.
Kilogramm-Standard nimmt ab
Abgleich des Standards ergab, dass die Genauigkeit nationaler Standards etwa 2 µg beträgt. Sie alle werden unter ähnlichen Bedingungen gelagert, und Berechnungen zeigen, dass der Kilogrammstandard in hundert Jahren 3 x 10−8Gewicht verliert. Aber per Definition entspricht die Masse des internationalen Standards 1 Kilogramm, und jede Änderung der tatsächlichen Masse des Standards führt zu einer Änderung des Werts des Kilogramms. 2007 stellte sich heraus, dass der Kilogrammzylinder 50 Mikrogramm weniger wog. Und sein Gewichtsverlust geht weiter.
Neue Technologien und ein neuer Standard zur Gewichtsmessung
Um zu eliminierenFehlern wird eine neue Struktur des Kilogrammstandards gesucht. Es gibt Entwicklungen, um den Standard einer bestimmten Menge von Silizium-28-Isotopen zu bestimmen. Es gibt ein Projekt "Elektronisches Kilogramm". Das National Institute of Standards and Technology (2005, USA) hat ein Gerät entwickelt, das auf der Messung der Leistung basiert, die erforderlich ist, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das 1 kg Masse heben kann. Die Genauigkeit einer solchen Messung beträgt 99,999995 %. Es gibt Entwicklungen bei der Definition der Masse in Bezug auf die Ruhemasse des Neutrons. All diese Entwicklungen und Technologien werden es ermöglichen, sich von der Bindung an ein physikalisches Massennormal zu lösen, eine höhere Genauigkeit und die Möglichkeit des weltweiten Abgleichs zu erreichen.
Weitere vielversprechende Projekte
Und während die Weltkoryphäen der Wissenschaft bestimmen, welcher Weg zur Lösung des Problems zuverlässiger ist, ist das Projekt, bei dem sich die Masse im Laufe der Zeit nicht ändert, am vielversprechendsten. Ein solcher Standard wäre ein kubischer Körper aus Kohlenstoff-12-Isotopenatomen mit einer Höhe von 8,11 Zentimetern. In einem solchen Würfel befinden sich 2250 x 281489633 Kohlenstoff-12-Atome. Forscher des US National Institute of Standards and Technology schlagen vor, den Kilogramm-Standard mit der Planckschen Konstante und der Formel E=mc^2. zu bestimmen.
Modernes metrisches System
Moderne Standards sind überhaupt nicht mehr das, was sie einmal waren. Der Meter, ursprünglich bezogen auf den Umfang des Planeten, entspricht heute der Strecke, die ein Lichtstrahl in einer 299792458tel Sekunde zurücklegt. Aber eine Sekunde ist die Zeit, in der 9192631770 vergehtSchwingungen des Cäsiumatoms. Die Vorteile der Quantenpräzision liegen dabei auf der Hand, denn sie lassen sich überall auf der Erde reproduzieren. Folglich bleibt der einzige physisch existierende Standard der Kilogramm-Standard.
Wie viel kostet der Standard?
Nach mehr als 100 Jahren ist die Standarte als Unikat und Artefakt bereits viel wert. Aber im Allgemeinen muss zur Bestimmung des Preisäquivalents die Anzahl der Atome in einem Kilogramm reinem Gold berechnet werden. Die Nummer wird aus etwa 25 Ziffern erh alten, und dies ohne Berücksichtigung des ideologischen Werts dieses Artefakts. Aber es ist zu früh, um über den Verkauf des Kilogramm-Standards zu sprechen, denn die Weltgemeinschaft hat den einzigen verbleibenden physikalischen Standard des internationalen Einheitensystems noch nicht abgeschafft.
Ich frage mich wegen der Maße
In allen Zeitzonen der Erde wird die Zeit relativ zur UTC bestimmt (z. B. UTC+4:00). Bemerkenswerterweise hat die Abkürzung überhaupt keine Dekodierung; sie wurde 1970 von der International Telecommunication Union übernommen. Zwei Optionen wurden vorgeschlagen: die englische CUT (Coordinated Universal Time) und die französische TUC (Temps Universel Coordonné). Wir haben eine mittelneutrale Abkürzung gewählt.
Auf See wird das Knotenmaß verwendet. Um die Geschwindigkeit des Schiffes zu messen, wurde ein spezielles Protokoll mit Knoten in gleicher Entfernung verwendet, das über Bord geworfen wurde und die Anzahl der Knoten für einen bestimmten Zeitraum zählte. Moderne Geräte sind viel fortschrittlicher als ein Seil mit Knoten, aber der Name bleibt.
Wort Akribie, BedeutungDeren extreme Genauigkeit und Genauigkeit kamen zu den Sprachen aus dem Namen des antiken griechischen Gewichtsstandards - Skrupel. Es entsprach 1,14 Gramm und wurde beim Wiegen von Silbermünzen verwendet.
Die Namen von Geldeinheiten stammen oft auch von den Namen von Gewichtseinheiten. Daher wurden Silbermünzen in Großbritannien Sterling genannt, und 240 dieser Münzen wogen ein Pfund. Im alten Russland wurden „silberne Hryvnias“oder „goldene Hryvnias“verwendet, was eine bestimmte Anzahl von Münzen bedeutete, die in Gewichtsäquivalenten ausgedrückt wurden.
Die seltsame Messung der Pferdestärken von Autos hat einen sehr realen Ursprung. Der Erfinder der Dampfmaschine, James White, beschloss, auf diese Weise den Vorteil seiner Erfindung gegenüber dem Traktionsverkehr zu demonstrieren. Er berechnete, wie viel ein Pferd pro Minute heben kann und bezeichnete diese Menge als eine Pferdestärke.
