Ang 2018 ay maaaring tawaging isang nakamamatay na taon sa metrology, dahil ito ang panahon ng isang tunay na teknolohikal na rebolusyon sa internasyonal na sistema ng mga yunit ng pisikal na dami ng SI. Ito ay tungkol sa pagbabago ng mga kahulugan ng mga pangunahing pisikal na dami. Titimbang ba ngayon ang isang kilo ng patatas sa supermarket sa isang bagong paraan? C patatas ay magiging pareho. May magbabago pa.
Bago ang SI system
Ang mga karaniwang pamantayan sa mga timbang at sukat ay kailangan noong sinaunang panahon. Ngunit ang mga pangkalahatang tuntunin para sa mga sukat ay naging lalo na kinakailangan sa pagdating ng siyentipiko at teknolohikal na pag-unlad. Kailangang magsalita ng mga siyentipiko sa isang karaniwang wika: ilang sentimetro ang isang paa? At ano ang sentimetro sa France kapag hindi ito katulad ng Italyano?
Ang France ay matatawag na isang honorary veteran at winner ng historical metrological battle. Ito ay sa France noong 1791 na ang sistema ng pagsukat ay opisyal na naaprubahan at ang kanilangunit, at ang mga kahulugan ng pangunahing pisikal na dami ay inilarawan at inendorso bilang mga dokumento ng estado.
Ang mga Pranses ang unang nakaunawa na ang mga pisikal na dami ay dapat itali sa mga likas na bagay. Halimbawa, ang isang metro ay inilarawan bilang 1/40,000,000 ng haba ng meridian mula hilaga hanggang timog patungo sa ekwador. Siya ay itinali, kaya, sa laki ng Earth.
Ang isang gramo ay naiugnay din sa mga natural na phenomena: ito ay tinukoy bilang ang bigat ng tubig sa isang cubic centimeter sa antas ng temperatura na malapit sa zero (pagtunaw ng yelo).
Ngunit, tulad ng nangyari, ang Earth ay hindi isang perpektong bola, at ang tubig sa isang cube ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga katangian kung naglalaman ito ng mga dumi. Samakatuwid, ang mga sukat ng mga dami na ito sa iba't ibang bahagi ng planeta ay bahagyang naiiba sa isa't isa.
Noong unang bahagi ng ika-19 na siglo, ang mga German, na pinamumunuan ng mathematician na si Karl Gauss, ay pumasok sa negosyo. Iminungkahi niyang i-update ang centimeter-gram-second system of measures, at mula noon ang mga metric unit ay napunta sa mundo, agham at kinilala ng internasyonal na komunidad, isang internasyonal na sistema ng mga yunit ng pisikal na dami ay nabuo.
Napagpasyahan na palitan ang haba ng meridian at ang masa ng isang kubo ng tubig ng mga pamantayan na nakaimbak sa Bureau of Weights and Measures sa Paris, na may pamamahagi ng mga kopya sa mga bansang kalahok sa sukatan. convention.
Kilogram, halimbawa, ay mukhang isang silindro na gawa sa isang haluang metal ng platinum at iridium, na sa huli ay hindi rin naging perpektong solusyon.
Ang internasyonal na sistema ng mga yunit ng pisikal na dami ng SI ay nabuo noong 1960. Noong una ay may kasama itong animpangunahing dami: metro at haba, kilo at masa, oras sa segundo, kasalukuyang lakas sa amperes, thermodynamic na temperatura sa kelvins at maliwanag na intensity sa candela. Pagkalipas ng sampung taon, isa pa ang idinagdag sa kanila - ang dami ng substance, na sinusukat sa mga nunal.
Mahalagang malaman na ang lahat ng iba pang mga yunit ng pagsukat ng mga pisikal na dami ng internasyonal na sistema ay itinuturing na mga derivative ng mga pangunahing, iyon ay, maaari silang kalkulahin nang mathematically gamit ang mga pangunahing dami ng SI system.
Malayo sa mga pamantayan
Ang mga pisikal na pamantayan ay lumabas na hindi ang pinaka maaasahang sistema ng pagsukat. Ang kilo mismo at ang mga kopya nito ayon sa bansa ay pana-panahong inihahambing sa bawat isa. Ang mga pagkakasundo ay nagpapakita ng mga pagbabago sa masa ng mga pamantayang ito, na nangyayari sa iba't ibang dahilan: alikabok sa panahon ng pag-verify, pakikipag-ugnayan sa stand, o iba pa. Napansin ng mga siyentipiko ang mga hindi kasiya-siyang nuances sa loob ng mahabang panahon. Dumating na ang oras upang baguhin ang mga parameter ng mga yunit ng pisikal na dami ng internasyonal na sistema sa metrology.
Samakatuwid, unti-unting nagbago ang ilang kahulugan ng mga dami: sinubukan ng mga siyentipiko na lumayo sa mga pisikal na pamantayan, na sa isang paraan o iba pa ay nagbago ng kanilang mga parameter sa paglipas ng panahon. Ang pinakamahusay na paraan ay upang makakuha ng mga dami sa mga tuntunin ng hindi nababagong mga katangian, tulad ng bilis ng liwanag o mga pagbabago sa istruktura ng mga atom.
Noong bisperas ng rebolusyon sa SI system
Ang mga pangunahing teknolohikal na pagbabago sa internasyonal na sistema ng mga yunit ng pisikal na dami ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagboto ng mga miyembro ng International Bureau of Weights and Measures sa taunang kumperensya. Kung maaprubahan, magkakabisa ang mga pagbabago pagkatapos ng ilang sandalibuwan.
Lahat ng ito ay napakahalaga para sa mga siyentipiko na ang pananaliksik at mga eksperimento ay nangangailangan ng sukdulang katumpakan sa mga sukat at formulation.
Ang bagong 2018 reference standards ay makakatulong na makamit ang pinakamataas na antas ng katumpakan sa anumang pagsukat sa anumang lugar, oras at sukat. At lahat ng ito nang walang anumang pagkawala sa katumpakan.
Muling pagtukoy ng mga dami sa SI system
Ito ay may kinalaman sa apat sa pitong gumaganang pangunahing pisikal na dami. Napagpasyahan na muling tukuyin ang mga sumusunod na dami gamit ang mga yunit:
- kilogram (mass) gamit ang mga unit ng Planck constant sa expression;
- ampere (kasalukuyan) na may sukat ng singil;
- kelvin (thermodynamic temperature) na may unit expression gamit ang Boltzmann constant;
- mole sa pamamagitan ng constant (dami ng substance) ni Avogadro.
Para sa natitirang tatlong dami, babaguhin ang mga salita ng mga kahulugan, ngunit mananatiling hindi magbabago ang kanilang diwa:
- meter (haba);
- segundo (oras);
- candela (light intensity).
Mga Pagbabago sa Amp
Ano ang ampere bilang isang yunit ng mga pisikal na dami sa internasyonal na sistema ng SI ngayon, ay iminungkahi noong 1946. Ang kahulugan ay nakatali sa lakas ng kasalukuyang sa pagitan ng dalawang konduktor sa isang vacuum sa layo na isang metro, na tumutukoy sa lahat ng mga nuances ng istrakturang ito. Ang hindi kawastuhan at masalimuot na pagsukat ang dalawang pangunahing katangian ng kahulugang ito mula sa pananaw ngayon.
Sa bagong kahulugan, ang ampere ay isang electric current na katumbas ngdaloy ng isang nakapirming bilang ng mga singil sa kuryente bawat segundo. Ang unit ay ipinahayag sa mga electron charge.
Upang matukoy ang na-update na ampere, isang tool lang ang kailangan - ang tinatawag na single-electron pump, na may kakayahang maglipat ng mga electron.
Bagong nunal at silicon purity 99.9998%
Ang lumang kahulugan ng isang nunal ay nauugnay sa dami ng bagay na katumbas ng bilang ng mga atom sa isang carbon isotope na may mass na 0.012 kg.
Sa bagong bersyon, ito ang dami ng substance na nilalaman sa isang tiyak na tinukoy na bilang ng mga tinukoy na structural unit. Ang mga unit na ito ay ipinahayag gamit ang Avogadro constant.
Marami ring alalahanin sa numero ni Avogadro. Upang kalkulahin ito, napagpasyahan na lumikha ng isang globo ng silikon-28. Ang isotope ng silikon na ito ay nakikilala sa pamamagitan ng tumpak nitong kristal na sala-sala hanggang sa pagiging perpekto. Samakatuwid, ang bilang ng mga atom sa loob nito ay maaaring tumpak na mabilang gamit ang isang laser system na sumusukat sa diameter ng isang sphere.
Maaaring sabihin ng isa, siyempre, na walang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng silicon-28 sphere at ng kasalukuyang platinum-iridium alloy. Pareho iyon, at ang iba pang sangkap ay nawawalan ng mga atomo sa oras. Talo, tama. Ngunit ang silicon-28 ay nawawala ang mga ito sa isang predictable rate, kaya ang mga pagsasaayos ay gagawin sa reference sa lahat ng oras.
Ang pinakadalisay na silicon-28 para sa sphere ay nakuha kamakailan sa USA. Ang kadalisayan nito ay 99.9998%.
At ngayon si Kelvin
Ang Kelvin ay isa sa mga yunit ng pisikal na dami sa internasyonal na sistema at ginagamit upang sukatin ang antas ng thermodynamic na temperatura. "Sa lumang paraan" ito ay katumbas ng 1/273, 16bahagi ng temperatura ng triple point ng tubig. Ang triple point ng tubig ay isang lubhang kawili-wiling bahagi. Ito ang antas ng temperatura at presyon kung saan ang tubig ay nasa tatlong estado nang sabay-sabay - "singaw, yelo at tubig."
Ang kahulugan ng "limped on both legs" para sa sumusunod na dahilan: ang halaga ng kelvin ay pangunahing nakadepende sa komposisyon ng tubig na may theoretically known isotope ratio. Ngunit sa pagsasagawa, imposibleng makakuha ng tubig na may ganitong mga katangian.
Ang bagong kelvin ay tutukuyin tulad ng sumusunod: ang isang kelvin ay katumbas ng pagbabago sa thermal energy ng 1.4 × 10−23j. Ang mga yunit ay ipinahayag gamit ang Boltzmann constant. Ngayon ang antas ng temperatura ay maaaring masukat sa pamamagitan ng pag-aayos ng bilis ng tunog sa gas sphere.
Kilogram na walang pamantayan
Alam na natin na sa Paris mayroong isang pamantayan ng platinum na may iridium, na kahit papaano ay nagbago ng timbang nito sa panahon ng paggamit nito sa metrology at ang sistema ng mga yunit ng pisikal na dami.
Ang bagong kahulugan ng kilo ay: Ang isang kilo ay ipinahayag bilang pare-pareho ng Planck na hinati sa 6.63 × 10−34 m2 · с−1.
Maaari nang gawin ang pagsukat ng masa sa "watt" scales. Huwag hayaang lokohin ka ng pangalan, hindi ito ang karaniwang kaliskis, ngunit kuryente, na sapat na para buhatin ang isang bagay na nakalatag sa kabilang panig ng timbangan.
Ang mga pagbabago sa mga prinsipyo ng pagbuo ng mga yunit ng pisikal na dami at ang kanilang sistema sa kabuuan ay kailangan, una sa lahat, sa teoretikal na larangan ng agham. Ang pangunahing mga kadahilanan sa na-update na sistemaay natural na mga constant na ngayon.
Ito ang lohikal na konklusyon ng maraming taon ng aktibidad ng isang internasyonal na grupo ng mga seryosong siyentipiko na ang mga pagsisikap sa mahabang panahon ay naglalayong makahanap ng mga mainam na sukat at kahulugan ng mga yunit batay sa mga batas ng pangunahing pisika.
