Сменят определенията за ампер, килограм, келвин и мол
Международното бюро за ограничения и теглилки възнамерява да организира най-значимата промяна на интернационалната система единици (SI) след последната огромна смяна на стандарта през 1960 година, написа Nature. Ще би трябвало да се одобряват нови държавни стандарти и да се създадат корекции в учебниците по физика в учебните заведения и университетите.
В момента SI - актуалната версия на метричната система - е призната като съществена система от единици от множеството страни в света и се употребява съвсем на всички места в региона на науката и техниката. Пълното определение на всички единици от системата SI е обещано в формалната листовка (8-мо издание) и допълнението към нея от 2014.
Ръководството на интернационалната организация ще гласоподава за препоръчаните промени на Генералната конференция по ограничения и теглилки през 2018 година, а при положение на позитивно решение промените ще влязат в действие от май 2019. Новите избрания и стандарти за мерни единици няма да се отразят на живота на елементарните хора: един кг картофи в магазина ще си останат същият кг картофи. Везните и кантарите ще мерят зеленчуците и месото със същата акуратност, както преди. Но тези дефиниции са значими за учените, защото в научните проучвания би трябвало да се поддържа съвършена акуратност на формулировките и измерванията. Международното бюро за ограничения и теглилки смята, че новите стандарти " ще обезпечат най-високо равнище на акуратност при разнообразни способи на премерване, на всяко място и време, както и във всеки мащаб, без загуба на акуратност ".
И по този начин, какви промени ни чакат?
Сега от Международното бюро за ограничения и теглилки има намерение да преразгледа определенията и стандартите на следните единици:
ампер
кг
келвин
мол
Трябва да се означи, че представяме новите избрания в съкратена форма и не дават отговор навръх текста в формалния документ, който заедо с крайните стойности на константите ще бъде оповестен в близко бъдеще.
Килограм
Съвременната формулировка, призната на III-та Генерална конференция по ограничения и теглилки (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) през 1901 година и е дефинирана по следния метод: " килограмът е единица за маса, равна на масата на интернационалния първообраз на кг ". Този Международен първообраз (еталон) на кг се съхраняваот Международното бюро по ограничения и теглилки (намира се в Севър, покрай Париж) и съставлява цилиндър с диаметър и височина от 39.17 mm от платинено-иридиева сплав (90% платина, 10% иридий). Размерът на примера е към размера на топка за голф.
Проблемът с примера за кг е, че всеки материал може да губи атоми или назад, да получава атоми от околната среда. По-специално другите публични копия на общоприетия кг, който се съхранява в Севър, се разграничават по тегло от формалния пример. Разликата доближава 60 микрограма. Тези промени са настъпили за повече от 100 години от основаването на копията.
Има още един проблем с единиците на премерване с закрепен мащаб - това е, че детайлът на неустановеност (грешката) се усилва с отдалечаването от мащаба на закрепения пример. Например, в този момент при премерване на милиграм детайлът на неустановеност е 2500 пъти по-голям от измерването на кг.
Този проблем се взема решение, в случай че се дефинира единицата мярка за маса от други физически константи. Новото определение на кг употребява константата на Планк.
Новото определение: 1 кг е еднакъв на константата на Планк, разграничена на 6,626070040 х 10-34 м-25. За да се изрази единицата е нужна константата на Планк.
Измерването на масата в допустимо на процедура благодарение на ватови везни, които разрешават превръщането на механичната мощ в електрическа и назад.
Келвин
Настоящо определение: Келвинът се дефинира, съгласно Уикипедия, посредством два обстоятелството: нула келвина е безспорната нула (при която придвижването на молекулите доближава своя минимум), и един келвин е 1/273,16 част от така наречен термодинамична температура на тройната точка на водата.
В наложителното техническото приложение към текста на Международната температурна канара Консултативният комитет по термометрия се слагат условия към изотопния състав на водата при осъществяването на температурата на тройната точка на водата.
Международният комитет за ограничения и теглилки удостоверява, че определението на келвин се отнася за вода, чийто изотопен състав е избран от следните съотношения:
0.00015576 мола 2H на един мол 1Н
0,0003799 мола 17О на един мол 16О
0,0020052 мола 18О на един мол 16О.
Проблемите на актуалното определение са явни. Стойността на келвина зависи от изотопния състав на водата, само че на процедура е на практика невероятно да се реализира молекулярен състав на водата, който да подхожда на техническите условия към текста на Международната температурна канара.
Още през 2011 година по време на сесията на Генералната конференция по ограничения и теглилки е препоръчано в бъдеща редакция на Международната система на единиците да се предефинира келвина като се свърже със цената на константата на Болцман. Така цената на келвин за първи път ще бъде тъкмо закрепена.
Новото определение: 1 келвин подхожда на смяната на топлинната сила на 1,38064852 х 10-23 джаула. За да се изрази единицата е нужна константата на Болцман.
Точната температура може да бъде измерена посредством премерване на скоростта на звука в сфера, напълнена с газ. Скоростта на звука е пропорционална на скоростта на придвижването на атомите.
Мол
Настоящо определение: Молът е количеството вещество в система, съдържаща толкоз структурни детайли, колкото атоми въглерод-12 има в маса 0,012 кг. При използването на мола структурните детайли би трябвало да бъдат специфицирани и могат да бъдат атоми, молекули, йони, електрони и други частици или избрани групи частици.
Новото определение: Количеството вещество в система, която съдържа 6,022140857 х 1023 характерни структурни единици. За да се изрази единицата е нужно цифрата на Авогадро.
За пример на цифрата на Авогадро - и посредством него на мола - учени оферират да се сътвори идеална сфера от чист силиций-28. Това вещество има идеално точна кристална решетка, тъй че броят на атомите в сферата може да се дефинира тъкмо, в случай че се мери диаметъра на сферата (с лазерна система). За разлика от съществуващото парче платинено-иридева сплав скоростта на загуба на атомите силиции-28 е тъкмо предсказуема, което разрешава да се създадат корекции в примера.
През 2014 година американски физици съумяват да обогатят силиций-28 до невиждано качество на 99,9998% по интернационален план за пресмятане на цифрата на Авогадро.
Ампер
Съвременната формулировка, препоръчана от Международния комитет за ограничения и теглилки през 1946 година и признат на IX-та Генерална конференция по ограничения и теглилки (CGPM) през 1948 година гласи: " Един ампер е подобен непрекъснат ток, който при прекосяването си през два прави линейни успоредни проводника с безкрайна дължина и пренебрежимо малко кръгло напречно сечение, ситуирани на разстояние 1 метър един от различен във вакуум, основава сред тези проводници мощ, равна на 2·10-7 нютона на метър дължина ".
В актуалното определение амперът се дефинира посредством умствен опит, който планува възникването на сили в два проводника с безкрайна дължина. Очевидно е, че на процедура не можем да измерим този резултат, защото по формулировка не може да има два проводника с безкрайна дължина.
През октомври 2011 година на Генералната конференция по ограничения и теглилки се предложи да се промени и определението за ампер, както и определението за келвин. Идеята е, че новото определение следва да бъде не въз основата на изкуствени артефакти посредством умствен опит, а на фундаментални физични константи и свойства на атомите. Така че новото определение се показва посредством единствено една константа - заряда на електрона.
Новото определение: Електрическият ток, подобаващ на потока от 1/1,6021766208 × 10-19 обикновени електрически заряди в секунда. За да се изрази единицата е необходим заряда на електрона.
На процедура, с цел да се дефинира ампера ще би трябвало единствено един инструмент - едноелектронна помпа. Такива принадлежности са основани преди няколко години. Те разрешават да се придвижват избран брой електрони за всеки цикъл на изпомпване, което е извънредно скъпо качество за фундаменталната просвета и метрологията.
В новата система СИ определенията на всички единици се показват посредством константа с закрепена стойност. Много от единиците са дефинирани във връзка с други единици. Например, определението на кг се дефинира посредством константата на Планк, а също и посредством определението за метър и секунда.
Смята се, че една такава система е доста по-стабилна и самодостатъчна.
Източник: НаукаOFFNews.bg
В момента SI - актуалната версия на метричната система - е призната като съществена система от единици от множеството страни в света и се употребява съвсем на всички места в региона на науката и техниката. Пълното определение на всички единици от системата SI е обещано в формалната листовка (8-мо издание) и допълнението към нея от 2014.
Ръководството на интернационалната организация ще гласоподава за препоръчаните промени на Генералната конференция по ограничения и теглилки през 2018 година, а при положение на позитивно решение промените ще влязат в действие от май 2019. Новите избрания и стандарти за мерни единици няма да се отразят на живота на елементарните хора: един кг картофи в магазина ще си останат същият кг картофи. Везните и кантарите ще мерят зеленчуците и месото със същата акуратност, както преди. Но тези дефиниции са значими за учените, защото в научните проучвания би трябвало да се поддържа съвършена акуратност на формулировките и измерванията. Международното бюро за ограничения и теглилки смята, че новите стандарти " ще обезпечат най-високо равнище на акуратност при разнообразни способи на премерване, на всяко място и време, както и във всеки мащаб, без загуба на акуратност ".
И по този начин, какви промени ни чакат?
Сега от Международното бюро за ограничения и теглилки има намерение да преразгледа определенията и стандартите на следните единици:
ампер
кг
келвин
мол
Трябва да се означи, че представяме новите избрания в съкратена форма и не дават отговор навръх текста в формалния документ, който заедо с крайните стойности на константите ще бъде оповестен в близко бъдеще.
Килограм
Съвременната формулировка, призната на III-та Генерална конференция по ограничения и теглилки (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) през 1901 година и е дефинирана по следния метод: " килограмът е единица за маса, равна на масата на интернационалния първообраз на кг ". Този Международен първообраз (еталон) на кг се съхраняваот Международното бюро по ограничения и теглилки (намира се в Севър, покрай Париж) и съставлява цилиндър с диаметър и височина от 39.17 mm от платинено-иридиева сплав (90% платина, 10% иридий). Размерът на примера е към размера на топка за голф.
Проблемът с примера за кг е, че всеки материал може да губи атоми или назад, да получава атоми от околната среда. По-специално другите публични копия на общоприетия кг, който се съхранява в Севър, се разграничават по тегло от формалния пример. Разликата доближава 60 микрограма. Тези промени са настъпили за повече от 100 години от основаването на копията.
Има още един проблем с единиците на премерване с закрепен мащаб - това е, че детайлът на неустановеност (грешката) се усилва с отдалечаването от мащаба на закрепения пример. Например, в този момент при премерване на милиграм детайлът на неустановеност е 2500 пъти по-голям от измерването на кг.
Този проблем се взема решение, в случай че се дефинира единицата мярка за маса от други физически константи. Новото определение на кг употребява константата на Планк.
Новото определение: 1 кг е еднакъв на константата на Планк, разграничена на 6,626070040 х 10-34 м-25. За да се изрази единицата е нужна константата на Планк.
Измерването на масата в допустимо на процедура благодарение на ватови везни, които разрешават превръщането на механичната мощ в електрическа и назад.
Келвин
Настоящо определение: Келвинът се дефинира, съгласно Уикипедия, посредством два обстоятелството: нула келвина е безспорната нула (при която придвижването на молекулите доближава своя минимум), и един келвин е 1/273,16 част от така наречен термодинамична температура на тройната точка на водата.
В наложителното техническото приложение към текста на Международната температурна канара Консултативният комитет по термометрия се слагат условия към изотопния състав на водата при осъществяването на температурата на тройната точка на водата.
Международният комитет за ограничения и теглилки удостоверява, че определението на келвин се отнася за вода, чийто изотопен състав е избран от следните съотношения:
0.00015576 мола 2H на един мол 1Н
0,0003799 мола 17О на един мол 16О
0,0020052 мола 18О на един мол 16О.
Проблемите на актуалното определение са явни. Стойността на келвина зависи от изотопния състав на водата, само че на процедура е на практика невероятно да се реализира молекулярен състав на водата, който да подхожда на техническите условия към текста на Международната температурна канара.
Още през 2011 година по време на сесията на Генералната конференция по ограничения и теглилки е препоръчано в бъдеща редакция на Международната система на единиците да се предефинира келвина като се свърже със цената на константата на Болцман. Така цената на келвин за първи път ще бъде тъкмо закрепена.
Новото определение: 1 келвин подхожда на смяната на топлинната сила на 1,38064852 х 10-23 джаула. За да се изрази единицата е нужна константата на Болцман.
Точната температура може да бъде измерена посредством премерване на скоростта на звука в сфера, напълнена с газ. Скоростта на звука е пропорционална на скоростта на придвижването на атомите.
Мол
Настоящо определение: Молът е количеството вещество в система, съдържаща толкоз структурни детайли, колкото атоми въглерод-12 има в маса 0,012 кг. При използването на мола структурните детайли би трябвало да бъдат специфицирани и могат да бъдат атоми, молекули, йони, електрони и други частици или избрани групи частици.
Новото определение: Количеството вещество в система, която съдържа 6,022140857 х 1023 характерни структурни единици. За да се изрази единицата е нужно цифрата на Авогадро.
За пример на цифрата на Авогадро - и посредством него на мола - учени оферират да се сътвори идеална сфера от чист силиций-28. Това вещество има идеално точна кристална решетка, тъй че броят на атомите в сферата може да се дефинира тъкмо, в случай че се мери диаметъра на сферата (с лазерна система). За разлика от съществуващото парче платинено-иридева сплав скоростта на загуба на атомите силиции-28 е тъкмо предсказуема, което разрешава да се създадат корекции в примера.
През 2014 година американски физици съумяват да обогатят силиций-28 до невиждано качество на 99,9998% по интернационален план за пресмятане на цифрата на Авогадро.
Ампер
Съвременната формулировка, препоръчана от Международния комитет за ограничения и теглилки през 1946 година и признат на IX-та Генерална конференция по ограничения и теглилки (CGPM) през 1948 година гласи: " Един ампер е подобен непрекъснат ток, който при прекосяването си през два прави линейни успоредни проводника с безкрайна дължина и пренебрежимо малко кръгло напречно сечение, ситуирани на разстояние 1 метър един от различен във вакуум, основава сред тези проводници мощ, равна на 2·10-7 нютона на метър дължина ".
В актуалното определение амперът се дефинира посредством умствен опит, който планува възникването на сили в два проводника с безкрайна дължина. Очевидно е, че на процедура не можем да измерим този резултат, защото по формулировка не може да има два проводника с безкрайна дължина.
През октомври 2011 година на Генералната конференция по ограничения и теглилки се предложи да се промени и определението за ампер, както и определението за келвин. Идеята е, че новото определение следва да бъде не въз основата на изкуствени артефакти посредством умствен опит, а на фундаментални физични константи и свойства на атомите. Така че новото определение се показва посредством единствено една константа - заряда на електрона.
Новото определение: Електрическият ток, подобаващ на потока от 1/1,6021766208 × 10-19 обикновени електрически заряди в секунда. За да се изрази единицата е необходим заряда на електрона.
На процедура, с цел да се дефинира ампера ще би трябвало единствено един инструмент - едноелектронна помпа. Такива принадлежности са основани преди няколко години. Те разрешават да се придвижват избран брой електрони за всеки цикъл на изпомпване, което е извънредно скъпо качество за фундаменталната просвета и метрологията.
В новата система СИ определенията на всички единици се показват посредством константа с закрепена стойност. Много от единиците са дефинирани във връзка с други единици. Например, определението на кг се дефинира посредством константата на Планк, а също и посредством определението за метър и секунда.
Смята се, че една такава система е доста по-стабилна и самодостатъчна.
Източник: НаукаOFFNews.bg
Източник: cross.bg
КОМЕНТАРИ