Дзе захоўваецца міжнародны эталон кілаграма?

Дакладнасць не бывае лішняй. Менавіта таму ва ўсім свеце створана і існуе сістэма міжнародных вымярэнняў, выяўленая ў эталонах усіх вядомых чалавеку вымярэнняў. І толькі эталон кілаграма вылучаецца ў лінейцы адзінак вымярэння. Бо менавіта ён адзіны мае фізічны рэальна існуючы прататып. Колькі важыць і ў якой краіне захоўваецца міжнародны эталон кілаграма, адкажам ў гэтым артыкуле.

Навошта патрэбныя эталоны?

Кілаграм, напрыклад апельсінаў, важыць аднолькава ў Афрыцы і ў Расеі? Адказ - так, амаль. А ўсё дзякуючы міжнароднай сістэме вызначэння стандартаў эталона кілаграма, метра, секунды і іншых фізічных параметраў. Эталоны вымярэнняў неабходныя чалавецтву для забеспячэння эканамічнай дзейнасці (гандлю) і будаўнічай (адзінства чарцяжоў), прамысловай (адзінства сплаваў) і культурнай (адзінства часовых інтэрвалаў) і многіх іншых сфер дзейнасці. І калі ў найбліжэйшай будучыні зламаецца ваш айфон, то вельмі верагодна, што гэта здарылася з-за змен у вазе самага галоўнага эталона масы.

гісторыя стандартаў

Кожная цывілізацыя мела ўласныя стандарты і эталоны, якія змянялі адзін аднаго па сканчэнні стагоддзяў. У Старажытным Егіпце маса прадметаў вымяралася ў Кантарыя або киккарах. У Старажытнай Грэцыі гэта былі таленты і драхмы. А ў Расіі маса тавару вымяралася ў пудах або залатніка. Пры гэтым людзі розных эканамічных і палітычных сістэм як бы дамаўляліся аб тым, што адзінка вымярэння масы, даўжыні або іншага параметру будзе супастаўная з адзінай дагаворнай адзінкай. Што цікава, нават пуд ў даўнія часы мог адрознівацца на траціну ў гандляроў з розных краін.

Фізіка і стандарты

Дамоўленасці, часта вусныя і ўмоўныя, працавалі да таго, пакуль чалавек не заняўся сур'езна навукай і інжынерным справай. З разуменнем законаў фізікі і хіміі, развіццём прамысловасці, стварэннем паравога катла і развіццём міжнароднага гандлю з'явілася неабходнасць у больш дакладных адзіных стандартах. Падрыхтоўчая праца была працяглай і карпатлівай. Фізікі, матэматыкі, хімікі усяго свету працавалі над пошукам універсальнага эталона. І ў першую чаргу - міжнароднага эталона кілаграма, бо менавіта ад меры вагі адштурхваюцца іншыя фізічныя параметры (Ампер, Вольт, Ват).

метрычная канвенцыя

Знамянальная падзея адбылася ў прадмесці Парыжа ў 1875 годзе. Тады ўпершыню 17 краін (і Расія ў іх ліку) падпісалі метрычную канвенцыю. Гэта міжнародны дагавор, які забяспечвае адзінства стандартаў. Сёння да яе далучыліся 55 краін у якасці паўнапраўных членаў і 41 краіна як асацыяваныя члены. Тады ж створаны Міжнароднае бюро мер і вагаў і міжнародны камітэт мер і вагаў, галоўная задача якіх сачыць за адзінствам стандартызацыі па ўсім свеце.

Эталоны першай метрычнай канвенцыі

Эталонам метра стала лінейка са сплаву плаціны і ірыдый (9 да 1) даўжынёю ў адну саракамільённага частка Парыжскага мерыдыяна. Эталон кілаграма з такога ж сплаву адпавядаў масе аднаго літра (дэцыметраў кубічнага) вады пры тэмпературы ў 4 градусы па Цэльсіі (найвышэйшая шчыльнасць) пры стандартным ціску над узроўнем мора. Стандартам секунды стала 1/86400 частка працягласці сярэдніх сонечных сутак. Усе 17 краін удзельнікаў канвенцыі атрымалі па копіі эталона.

месца Z

Прататыпы і арыгінал эталона сёння захоўваюцца ў Палаце мер і вагаў ў г. Севр пад Парыжам. Менавіта ў прадмесці Парыжа і знаходзіцца месца, дзе захоўваецца эталон кілаграма, метра, Кандэлу (сіла святла), ампера (сіла току), кельвіна (тэмпература) і моль (як адзінка рэчывы, фізічнага эталона няма). Сістэма мер і вагаў, якая заснавана на гэтых шасці эталонах, названая Міжнароднай сістэмай адзінак (СІ). Але гісторыя эталонаў на гэтым не скончылася, яна яшчэ толькі пачыналася.

СІ

Сістэма стандартаў, якой мы карыстаемся - СІ (SI), ад французскага Systeme International d'Unites - уключае сем базавых велічынь. Гэта метр (даўжыня), кілаграм (маса), ампер (сіла току), кандзела (сіла святла), кельвін (тэмпература), моль (колькасць рэчыва). Усе астатнія фізічныя велічыні атрымліваюцца шляхам розных матэматычных вылічэнняў з выкарыстаннем базавых велічынь. Напрыклад, адзінка сілы роўная кг х м / с ^2. Усе краіны свету, акрамя ЗША, Нігерыі і М'янмы, выкарыстоўваюць сістэму СІ для вымярэнняў, што азначае параўнанне невядомай велічыні з эталонам. А эталон - гэта эквівалент фізічнага значэння, пра які ўсе дамовіліся, што ён абсалютна дакладны.

Эталон кіло гэта колькі?

Здавалася б чаго прасцей - эталон 1 кілаграма гэта вага 1 літра вады. Але на самой справе гэта не зусім так. Што прымаць за эталон кілаграма з парадку 80 прататыпаў - пытанне даволі складаны. Але воляю выпадку быў выбраны аптымальны варыянт складу сплаву, які праіснаваў больш за 100 гадоў. Эталон кілаграма масы выраблены са сплаву плаціны (90%) і ірыдый (10%), і ўяўляе сабой цыліндр, дыяметр якога роўны вышыні і складае 39,17 міліметраў. Былі таксама вырабленыя і яго дакладныя копіі, колькасцю ў 80 штук. Копіі эталона кілаграма знаходзяцца ў краінах-удзельніцах канвенцыі. Галоўны ж эталон захоўваецца ў прадмесці Парыжа і накрыты трыма герметычнымі капсуламі. Ўсюды, дзе знаходзіцца эталон кілаграма, з перыядычнасцю ў дзесяць гадоў праводзіцца зверка з самым галоўным міжнародным эталонам.

Самы галоўны эталон

Міжнародны эталон кілаграма быў адліты ў 1889 годзе і захоўваецца ў г. Севр ў Францыі ў сейфе Міжнароднага бюро мер і вагаў, накрыты трыма герметычнымі каўпакамі са шкла. Ключы ад гэтага сейфа ёсць толькі ў трох высокапастаўленых прадстаўнікоў бюро. Разам з галоўным эталонам у сейфе знаходзіцца і шэсць яго дублёраў або пераемнікаў. Кожны год галоўную меру вагі, што прымаецца за эталон кілаграма, урачыста здабываюць для агляду. І з кожным годам ён становіцца ўсё худы і худы. Прычына такога пахудання - адрыў атамаў пры выманні ўзору.

расійская версія

Копія эталона ёсць і ў Расіі. Захоўваецца ён ць ВНДІ метралогіі ім. Мендзялеева ў Санкт-Пецярбургу. Гэта два плацінавых-иридиевых прататыпа - № 12 і № 26. Яны знаходзяцца на падстаўцы з кварца, накрыты двума шклянымі каўпакамі і зачыненыя ў металічным сейфе. Тэмпература паветра ўнутры капсул 20 ° С, вільготнасць 65%. Айчынны прататып мае вагу 1, 000000087 кілаграма.

Эталон кілаграма худнее

Зверкі эталона паказалі, што дакладнасць нацыянальных эталонаў парадку 2 мкг. Усе яны захоўваюцца ў аналагічных умовах, і разлікі паказваюць, што эталон кілаграма за сто гадоў губляе ў вазе 3 х 10 ^-8 вагі. Але па вызначэнні, маса міжнароднага ўзору адпавядае 1 кілаграме, а любыя змены рэальнай масы эталона прыводзяць і да змены самога значэння велічыні кілаграма. У 2007 годзе высветлілася, што кілаграмовы цыліндр стаў важыць на 50 мікраграмаў менш. І памяншэнне яго вагі працягваецца.

Новыя тэхналогіі і новы эталон меры вагі

Для ліквідацыі хібаў вядзецца пошук новай структуры эталона кілаграма. Ёсць распрацоўкі па вызначэнні эталонам пэўнай колькасці ізатопаў крэмнія-28. Існуе праект «Электронны кілаграм». У нацыянальным інстытуце стандартаў і тэхналогій (2005, ЗША) сканструяваны прыбор, заснаваны на вымярэнні магутнасці, неабходнай для стварэння электрамагнітнага поля, здольнага узняць 1 кг масы. Дакладнасць такога вымярэння - 99,999995%. Ёсць распрацоўкі вызначэння масы ў дачыненні да масы спакою нейтрона. Усе гэтыя распрацоўкі і тэхналогіі дазволяць адысці ад прывязкі да фізічнага эталону масы, дасягнуць больш высокай дакладнасці і магчымасці правядзення зверкі ў любым пункце свету.

Іншыя перспектыўныя праекты

І пакуль сусветныя свяціла навукі вызначаюцца, які шлях вырашэння праблемы больш надзейны, самым перспектыўным лічаць праект, пры якім маса не будзе мяняцца з цягам часу. Такім эталонам стала б цела кубічнай формы з атамаў ізатопа вугляроду-12 з вышынёй у 8,11 сантыметра. У такім кубе будзе 2250 х 281489633 атамаў вугляроду-12. Даследнікі з нацыянальнага інстытута стандартаў і тэхналогій ЗША прапаноўваюць вызначаць эталон кілаграма, выкарыстоўваючы пастаянную Планка і формулу E = mc ^ 2.

Сучасная метрычная сістэма

Сучасныя эталоны зусім не тыя, што былі раней. Метр, першапачаткова суаднесенасць з даўжынёю акружнасці планеты, сёння адпавядае адлегласці, што праходзіць прамень святла за адну 299792458-ю секунды. А вось секунда - гэта той час, за якое праходзіць 9192631770 ваганняў атама цэзія. Перавагі квантавай дакладнасці ў дадзеным выпадку відавочныя, бо яны могуць быць прайграныя ў любым месцы планеты. У выніку, адзіным эталонам, які існуе фізічна, застаецца пакуль эталон кілаграма.

Колькі каштуе эталон?

Праіснаваўшы больш за 100 гадоў, эталон ўжо каштуе нямала, як прадмет унікальны і артефактных. А ў цэлым для вызначэння коштавага эквіваленту неабходна падлічыць колькасць атамаў ў кілаграме чыстага золата. Лік атрымаецца з парадку 25 лічбаў і гэта без уліку ідэйнай каштоўнасці дадзенага артэфакта. Але пакуль аб продажы эталона кілаграма казаць рана, бо сусветная супольнасць пакуль не пазбылася ад адзіна пакінутага фізічнага эталона міжнароднай сістэмы адзінак.

Цікава пра вымярэннях

Ва ўсіх гадзінных паясах планеты час вызначаецца адносна сусветнага часу UTC (напрыклад, UTC + 4: 00). Што характэрна, у абрэвіятуры наогул няма расшыфроўкі, яна прынятая ў 1970 годзе міжнародным саюзам электрасувязі. Былі прапанаваны два варыянты: англійская CUT (Coordinated Universal Time) і французскі TUC (Temps Universel Coordonné). Выбралі сярэднюю нейтральную абрэвіятуру.

На моры выкарыстоўваецца вымярэнне «вузел». Для вымярэння хуткасці карабля выкарыстоўвалі спецыяльны лаг з вузламі на аднолькавай адлегласці, які кідалі за борт і адлічвалі колькасць вузлоў за пэўны перыяд часу. Сучасныя прыборы куды больш дасканалыя, чым вяроўка з вузламі, але назва засталася.

Слова скупулёзным, значэнне якога надзвычайная дакладнасць і акуратнасць, прыйшло ў мовы ад назвы старажытнагрэцкага эталона вагі - скрупула. Ён быў роўны 1,14 граму і выкарыстоўваўся пры узважванні срэбных манет.

Назва грашовых адзінак таксама часта бяруць пачатак у назвах мер вагі. Так, стэрлінгаў у Брытаніі называліся манеты з срэбра, а 240 такіх манет важылі фунт. У Старажытнай Русі ў ходу былі «грыўны срэбра» ці «грыўны золата», што азначала пэўную колькасць манет, выказанае ў вагавым эквіваленце.

Дзіўнае вымярэнне магутнасці аўтамабіляў у конскіх сілах мае цалкам рэальнае паходжанне. Вынаходнік паравой машыны Джэймс Уайт менавіта так вырашыў прадэманстраваць перавага свайго вынаходкі над цягавым транспартам. Ён падлічыў, колькі конь можа падняць грузу ў хвіліну і пазначыў гэта колькасць як адну конскую сілу.