Kilogram je mŕtvy, nech žije kilogram!

Autor: dispersus | 2.11.2011 o 23:35 | (upravené 3.11.2011 o 9:47) Karma článku: 12,08 | Prečítané:  4077x

Dňa 21. októbra 2011 v Paríži vrámci  24. konferencie venovanej problematike mier a váh došlo k návrhu na predefinovanie 4 zo 7 základných jednotiek tzv. SI sústavy (z fr. Systeme International (d'Unités)). Kilogram, mól, ampér a kelvin obrdžali novú definíciu vhodnejšiu pre 21. storočie.

Doteraz práve definícia kilogramu vzbudzovala najväčší rozruch a záujem odbornej i laickej verejnosti.

Od roku 1889 túto definíciu ukrýval valec o výške 39,17 mm zhotovený zo zliatiny 90% platiny a 10% irídia uložený spolu so svojim 6 kópiami v trezore Medzinárodného úradu pre miery a váhy vo francúzskom Sevres na okraji Paríža. 10% Irídia malo zabezpečiť extrémnu tvrdosť, pričom by boli zachované ostatné želané vlastnosti platiny - odolnosť voči oxidácií, vysoká hustota, magnetická suspectibilita atď.

kilogram.jpg

Unikátny prototyp kilogramu tzv. IPK (International Prototype Kilogram)1

Nanešťastie v priebehu toku času došlo k znehodnoteniu prototypu. Limity uskladnenia tohoto štandardu, kedy dochádzalo k dotyku valca s podložkou alebo nutnosti očistiť valec pred vážením, boli známe už predtým. Technologická vyspelosť doby však nebola na stupni, aby sme dosiahli uspokojivejších podmienok. A práve pôsobenie síl vonkajšieho prostredia prostredníctvom oxidácie povrchu alebo difúzie plynov priamo do kovu pri príprave prototypu mohli stáť za tajomnou stratou hmotnosti približne o 50 mikrogramov.

kilogramy.jpg

Trezor obsahujúci prototyp a jeho 6 kópií. Vo Francúzsku v roku 1884 bolo vytvorených až 40 takýchto kópií.2

Ďalším limitujúcim faktorom boli samotné metódy merania prototypu, v ktorých sa hmotnosť tohoto "arciprototypu" porovnávala s jeho 6 kópiami.

Vo svete panovala široká zhoda na potrebe novej definície a posledné roky boli zasvätené rôznym návrhom. Vedci sa zhodovali na nutnosti oslobodenia tejto jednotky od fyzického tela unikátneho prototypu, ktorý podlieha kazu času alebo nebezpečenstvu krádeže. Preto by jeho rýdza fyzikálna definícia poskytla podklad na znovuvytvorenie kópie kedykoľvek a kdekoľvek.

A to sa aj stalo. Komisia doporučila naviazať kilogram na tzv. Planckovu konštantu, ktorej určila pevnú hodnotu 6,6260693 x 10-34Js, čím uskutočnila obdobný krok ako v roku 1983, keď prototyp metra nahradila definícia prostredníctvom zafixovania rýchlosti svetla na 299792458 m/s (meter = dĺžka dráhy, ktorou prebehne svetlo vo vákuu za 1/299792458 sekundy).

Planckova konštanta vyhrala "váhový" súboj nad Avogadrovou konštantou, pri ktorej chceli definovať kilogram ako hmotnosť určitého počtu atómov uhlíku 12C. Zafixovaním Planckovej konštanty sa však rozhodlo o definícií kilogramu prostredníctvom telesa, ktorého kľudová energia je rovná energií fotónu s frekvenciou 1,356392733 × 1050 Hz. Samotná "kilogramová" realizácia prebieha uskutočnením tzv. Experimentu Watt Balance (výkonových váh). Tieto stroje sú v súčasnosti dostupné na troch miestach planéty (USA, Anglicko a Švajčiarsko) a metóda je založená na fakte, že tiaž objektu je kompenzovaná magnetickou silou pôsobiacou na cievku. Takto bude možné zostrojiť nový štandard a zistiť jeho  hmotnosť , čo v sučasnej dobe, kvôli svojej samotnej definícií, možné nie je (Sám prototyp je kilogram).

Avšak ani Avogadrova konštanta neobišla naprázdno. Svojim zafixovaním na hodnotu 6,0221415 x 1023 získala náväznosť na definíciu jednotky "mol".

wb.gifwattballance.jpg

Naľavo: Popis experimentu výkonových váh (Watt Balance)3

Napravo: Rôzne realizácie výkonových váh v USA, Veľkej Británií a Švajčiarsku4

Tieto zmeny však ešte čakajú na kompletnú ratifikáciu, za ktorou môže dať bodku až budúca Generálna konferencia na miery a váhy. Jednotky sekundy, metra a kandely zostávajú nezmenené.

 

 


 

Doteraz platné definície:

Meter - dĺžka dráhy, ktorou prebehne svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 sekundy.

Kilogram - hmotnosť mezinárodného prototypu kilogramu.

Sekunda - doba trvania 9 192 631 770 period žiarenia, ktoré zodpovedá prechodu medzi dvoma hladinami veľmi jemnej štruktúry základného stavu átomu cesia 133.

Kelvin - 1/273,16 čast termodynamickej teploty trojného bodu vody.

Ampér - stály elektrický prúd, ktorý pri prechode dvoma priamymi rovnobežnými nekonečne dlhými vodičmi zanedbateľného kruhového prierezu umiestneného vo vákuu vo vzdialenosti 1 meter od seba vyvolá medzi nimi silu 2×10-7 newtonu na 1 meter dĺžky vodiča.

Kandela - svietivosť monochromatického zdroja o frekvencií 540×1012 Hz, ktorého žiařivosť v danom smere činí 1/683 wattov na steradián.

Mol - látkové množstvo, ktoré obsahuje toľko elementárnych jedincov, koľko je atómov obsiahnutých v 12 g uhlíku 12C.5

 

Vopred sa ospravedlňujem za prípadné chyby, či nedostatočnú prepracovanosť niektorých faktov. Moje laické schopnosti a vedomosti vo fyzike mi viac, žiaľ,  nedovolili. Ak by mal niekto hlbší záujem o túto tému môže načrieť do výborných a obsažných článkov z týdenníka Aldebrana Bulletin, Martina Žáčka: Nová definice kilogramu a Petra Kulhánka: Budou mít konstanty přesné hodnoty (viď odkazy nižšie)

 

LukasPastorek.jpg

 

Lukáš Pastorek

Step Out of Range

Informácie a perličky zo sveta analytiky a vedy  - facebook- klub dispersus


 

Literatúra:

12http://www.aldebaran.cz/bulletin/2008_28_kil.php

34http://www.aldebaran.cz/bulletin/2008_29_sil.php

5Definície SJ jednotiek prebrané a preložené z http://www.aldebaran.cz/bulletin/2008_29_sil.php

Simon Hadlington: The kilogram is dead! Long live the kilogram! http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/October/31101101.asp

Martin Žáček: Nová definice kilogramu http://www.aldebaran.cz/bulletin/2008_28_kil.php

Peter Kulhánek: Budou mít konstanty přesné hodnoty http://www.aldebaran.cz/bulletin/2008_29_sil.php

Wikipedie: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kilogramhttp://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram

 

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

DOMOV

Minúta po minúte: Fico na sneme opäť útočil aj na médiá

Vo funkcii podpredsedov skončia Dušan Čaplovič a Pavol Paška.

DOMOV

Odhalila kauzu predsedníctva. Odkiaľ prišla Zuzana Hlávková?

Gymnázium, ktoré navštevovala, jej plánuje vyjadriť verejnú podporu.

EKONOMIKA

RegioJet skracuje svoje vlaky do Košíc, na prevádzku má málo vozňov

Jazdiť bude len so siedmimi vozňami.


Už ste čítali?