Что такое килограмм? Наверное каждый из вас вспомнит магазин и покупку картошки. Но чем является эта величина в физическом смысле слова? Для того, чтобы что-то взвесить, нужно сравнить эту величину с другой эталонной. Отличный пример - это использование стандартных рычажных весов. Ну или сопоставление силы тяжести, которая возникает у некоторой массы, с силой, необходимой для растяжения пружины весов. Другое дело, что не ясно, с чем сравнивать всё это добро. Тут многие вспомнят, что есть некоторый эталон килограмма и что хранится он в особых условиях.
А задумывались ли вы когда-нибудь о том, что "килограмм" не очень-то и точный? Это как когда вы используете те самые рычажные весы, а добрый продавец сопоставляет массу купленной вами черешни с просверленной гирей. Бытует мнение, что сейчас так уже никто не делает, но...Вот только в случае лабораторных исследований последствия куда более грустные. Эталон килограмма тут важен как некоторая опора для расчётной модели. И вот ученые задумались, что сам эталон, как его не храни, будет плавать по массе.
Масса "одного килограмма" изначально определялась как масса одного литра воды при 4 градусах Цельсия. Однако вода имеет максимальную плотность при 4 градусах Цельсия и расширяется с повышением или понижением температуры. Так что это был не самый точный метод определения килограмма, поскольку литр воды имеет максимальную массу при 4 градусах Цельсия, в то время как его масса становится меньше при других температурах.
Чтобы преодолеть эту неточность, в 1889 году один килограмм был переопределен как масса стандартного цилиндра из сплава платины и иридия (90/10) высотой и диаметром 39 мм. Это было названо Международным эталоном килограмма.
Несмотря на всю осторожность в обращении и хранении, процесс окисления и адсорбции привел к изменению массы "килограмма" с течением времени. Поэтому было понятно, что для устранения неточностей, вызванных воздействием окружающей среды, в конечном итоге килограмм придется определять независимо от любого физического объекта.
В 2019 году килограмм был переопределен на основе скорости света, постоянной Планка и секунды. Это означает, что теперь нет стандартного физического объекта, представляющего килограмм, вместо этого килограмм представлен естественными физическими константами, которые все основаны на физических свойствах вселенной. Таким образом, неточности, вызванные воздействием окружающей среды на объект, были полностью устранены.
Теперь один килограмм определяется с помощью весов Киббла. Весы Киббла измеряют силу, создаваемую электрическим током, текущим через катушку в магнитном поле, который используется для уравновешивания веса стандартной килограммовой массы. Поскольку этот электрический ток имеет фиксированное значение, его можно использовать для измерения точного веса объекта. Таким образом, стандартную килограммовую массу можно определить путем измерения тока и напряжения на весах Киббла. Если вес даже немного изменится, он будет идентифицирован из-за изменения тока, необходимого для поддержания равновесия весов.
Измерение тока и напряжения осуществляется с использованием квантовых электрических стандартов (здесь вступает в действие постоянная Планка), поэтому один килограмм теперь определяется путем взятия фиксированного числового значения постоянной Планка. Так что здесь единственная неизвестная величина - это килограмм, который определяется с помощью весов Киббла при измерении.
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта! Там самое интересное по теме.
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект! И не забывайте нажать на ДЗЕН-колокол 🔔