Пожалуйста, будьте вежливы! В новостных и политических постах действует Особый порядок размещения постов и комментариев.

Прощай, килограмм! Почему наша единица массы безнадежно устарела.

В понедельник, 20 мая - во Всемирный день метрологии - вступает в силу новое определение килограмма, стандартной единицы массы, используемой по всему миру.

Килограмм - последняя из единиц СИ, в основе которой лежал реальный физический объект. Принятое еще в 1901 году официальное определение ровно так и звучало: "Килограмм - это единица массы, равная массе международного прототипа килограмма".Международный прототип - это 4-сантиметровый цилиндр, состоящий на 90% из платины и на 10% из иридия. Он был произведен в Лондоне и с 1889 года хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севре под Парижем.
Но физические объекты могут терять атомы (фактически испаряться) или, напротив, впитывать молекулы из окружающего воздуха, так что за прошедшее столетие масса эталона изменилась на несколько десятков микрограммов.А это значит, что все остальные прототипы килограмма, по которым калибруют весы по всему миру, строго говоря, были не идеально точны.

Прощай, килограмм! Почему наша единица массы безнадежно устарела. Наука, Килограмм, Новости, Длиннопост

Столь незначительные отклонения не имеют никакого значения в привычной нам жизни, однако представляют огромную проблему для точных научных вычислений.
"Если когда-нибудь инопланетяне прилетят на Землю, о чем нам еще с ними разговаривать, если не о физике? Но чтобы говорить о физике, нужно будет договориться и об общих единицах измерений. И если мы скажем, что в основе нашей единицы массы лежит металлическая гиря из Парижа, над нами будет смеяться вся Вселенная", - заявил накануне голосования представитель Национального института стандартов и технологий США Стивен Шламмингер.
Новый килограмм.По большому счету, голосование на Всеобщей конференции мер и весов в ноябре прошлого года было формальным: напряженные дебаты уже прошли, (несколько стран предлагали свои, альтернативные определения), решение было согласовано заранее.
Теперь килограмм предполагается измерять при помощи так называемых весов Ватта (или баланса Киббла) - этот прибор определяет массу через постоянную Планка, основную константу квантовой теории.
Проще говоря, определение килограмма увязано с количеством электромагнитной энергии, необходимой для того, чтобы уравновесить объект соответствующей массы. Эталонную гирю заменят электрический ток и напряжение.

Прощай, килограмм! Почему наша единица массы безнадежно устарела. Наука, Килограмм, Новости, Длиннопост

Эти величины, в отличие от самого физического объекта, не могут измениться или пропасть. А кроме того, точно отмерять килограмм теперь смогут любые ученые по всему миру, а не только те, у кого есть доступ к оригинальной парижской гире или ее копии.По словам главы британской Национальной физической лаборатории Теодора Йанссена, отвечающего за стандарты измерения, пятничное голосование - поворотный момент в истории физики.
"Теперь все единицы системы СИ будут основаны на фундаментальных константах природы - вечных, неизменных величинах, - объясняет он. - Это позволит проводить куда более точные измерения и укрепит основы науки в целом".

https://www.bbc.com/russian/features-46195372

Новости

26.4K поста25.1K подписчика

Добавить пост

Правила сообщества

1. Ставить тег "Новости"

2. Указывать источник (ссылку на новость)

3. Запрещены призывы к экстремистским действиям, оскорбления и провокации.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
145
Автор поста оценил этот комментарий

А гирька, которую должен уравновесить электрический ток, точно килограммовая?

раскрыть ветку (53)
90
Автор поста оценил этот комментарий

Ток измерили один раз на Парижском эталоне, записали значение. Теперь эталон - это параметры катушки + величина тока.

раскрыть ветку (30)
53
Автор поста оценил этот комментарий

А ток нужно измерять эталонным амперметром?

раскрыть ветку (20)
16
Автор поста оценил этот комментарий

Ток определяется через заряд электрона же. Т.е. столько то электронов за секунду времени. Секунда тоже определена через глобальные константы.

раскрыть ветку (15)
16
Автор поста оценил этот комментарий
Ну так то и килограмм можно определять как массу N-ого числа атомов углерода, например. Речь идёт об измерении, у приборов погрешность все дела.
раскрыть ветку (14)
12
Автор поста оценил этот комментарий

Вот тут не знаю.
Про массу N-ого числа атомов углерода - это явно плохая идея, т.к. не понятно:
1) как получить нужное количество атомов.
2) как получить совершенно чистое вещество.
3) что делать с изотопным составом атомов.

Сложно все это... особенно когда хочется точность в два десятка значащих цифр.

раскрыть ветку (9)
12
Автор поста оценил этот комментарий
Вот что-то подобное я могу тебе и про количество элементарных зарядов, проходящих через точку за секунду спросить.
раскрыть ветку (3)
5
Автор поста оценил этот комментарий

Намек понял =)))
Моей компетенции в физике явно не хватит для конструктивного спора =))

2
Автор поста оценил этот комментарий

ну есть догадки. так как заряд дискретен, то количество электронов можно посчитать исходя из дробового шума (скорее всего это чертовски медленно). ну или сделать высокоомный шунт на известное сопротивление (его можно посчитать теоретически), через него пропускать ток, а напряжение снимать усилителем на ОУ с термокомпенсацией. на выход ОУ поставить АЦП и уже с него считывать показания. да, погрешность будет, но ее очень легко контролировать и стоит это все копейки

2
Автор поста оценил этот комментарий

Скорее всего тот же результат намного проще получить током, чем атомами.

2
Автор поста оценил этот комментарий

Так и сделали недавно. Создали машину, которая создаёт шар килограммовый, с подсчитанным кол-вом атомов) Но это ооочень дорого

1
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Ну так то и магнитное поле земли влияет на измерение.

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий
Его можно замерить и учесть при вычислениях, поэтому погрешность от него будет "крайне мала" (уж не знаю на сколько мала и до какого знака после запятой)
раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

50 мкТл, но у нас весы качаться могут, смотреть не массу, а инерцию, тогда постоянные величины отфильтруются, будем смотреть только разность между движением вверх и движением вниз

1
Автор поста оценил этот комментарий

Меня больше интересует, в чем проблема определять массу через соотношение m/z для какого-нибудь иона в масс-спектрометре или циклотроне?

4
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
килограмм можно определять как массу N-ого числа атомов углерода

Уже сделали. Только из кремния. https://pikabu.ru/story/samyiy_kruglyiy_obekt_na_planete_nov...

ещё комментарии
3
Автор поста оценил этот комментарий

Это ещё хуйня, если они так топят за микрограммы для пиздецкакихточных вычислений, масса болванки, которую тянет этот электромагнит тоже может меняться, плотность/влажность воздуха, в котором действует магнитное поле, сами весы имеют массу, отличную от 0 и т.д.

Автор поста оценил этот комментарий
Если бы вы придирались, вы бы спросили что такое погрешность. Ведь это сравнение измеренного значения с абсолютным. А как узнать абсолютное? Правильно, измерить 😁
раскрыть ветку (2)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Есть различные методы сходимости, которые дают точность без талона.

раскрыть ветку (1)
11
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

"Без талона"? Гааля, тут этот без талона прется!

7
Автор поста оценил этот комментарий

А материал катушки играет роль? Я не физик, извините за тупой вопрос, если что.

раскрыть ветку (4)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Не играет. От материала катушки может зависеть только то, какое напряжение к ней надо будет приложить для протекания заданного тока. Но при постоянном токе (а именно он является опорной величиной в измерении) индукция поля зависит только от геометрических параметров катушки.

6
Автор поста оценил этот комментарий

Не только материал, а еще и температура, которая влияет на сопротивление материала. Есть еще форма катушки и как следствие форма магнитного поля. Плюс сила трения в точке равновесия, опять же форма конструкция и состав материала этой точки.

И ладно бы хрен с ней, с повторяемостью, один раз сделали эталонную катушку и поместили ее там где гирьку гранят. Но так ведь от основного недостатка физического эталона это так и не избавит. Материал катушки так же подвержен испарению материала, эррозии материалов и вообще гораздо большим факторам, в силу большего числа элементов в конструкции, чем у куска платины.

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий
Сопротивление и материал катушки не важны
Автор поста оценил этот комментарий

Играет. Под параметрами я имел в виду вообще все, что относится к катушке.

19
Автор поста оценил этот комментарий
И теперь, когда прилетят инопланетяне и спросят что такое килограмм будет не стыдно. И главное объяснить очень просто. )
раскрыть ветку (2)
34
Автор поста оценил этот комментарий

Ага "расказ про весы, величину тока, математические постоянные", а они в ответ - вы ебанутые? Почему нельзя было просто гирю взять?

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий
О чем и речь. )
1
Автор поста оценил этот комментарий

Вот том то и дело. Параметры катушки, которую теперь тоже нужно принять за эталон. Эталонный провод. Эталонный припой. Эталонной количество витков катушки и эталонные кончики проводов из катушки. Не слишком ли дофига эталонов стало. Не легче ли было в количествах атомов того же железа посчитать?

9
Автор поста оценил этот комментарий
Вот и мне интересно.
раскрыть ветку (18)
31
Автор поста оценил этот комментарий

а сила притяжения у земли всегда одинаковая или она тоже меняется. Ведь  физические объекты могут терять атомы или наоборот впитывать. А как мне известно планета меняет траекторию и масса ее скачет

раскрыть ветку (17)
19
Автор поста оценил этот комментарий

Луна тянет еще в свою сторону. Большие течения и приливы-отливы- почти полностью результат притяжения луны.

2
Автор поста оценил этот комментарий
Масса то как скачет?
раскрыть ветку (14)
10
Автор поста оценил этот комментарий

Факторы, увеличивающие массу Земли:


Космическая пыль: метеоры, пыль, кометы и т. д., за счёт неё масса Земли возрастает примерно на 40 тысяч тонн в год[6]

Факторы, уменьшающие массу Земли:


Диссипация атмосферных газов — водорода (3 кг/сек, или 95000 тонн в год[7]) и гелия (1600 тонн в год[8]). Кроме того, часть электронов атомов атмосферных газов улетучивается быстрее, чем сами атомы;

Искусственные спутники, которые находятся на удалённых орбитах и могут покинуть околоземное пространство (около 65 тонн в год[9]);

Уменьшение массы Земли приводит к ослаблению её силы тяжести, и, соответственно, способности удерживать атмосферу;

Нагрев Земли (за счёт как антропогенных процессов, так и глобального потепления) в сочетании с солнечным излучением может увеличить тепловое движение молекул, что также способствует утечке вещества из атмосферы
p/s Из Вики

раскрыть ветку (13)
Автор поста оценил этот комментарий
Это на уровне погрешности.
раскрыть ветку (12)
14
Автор поста оценил этот комментарий

Тяжелее всего предметы должны быть на земных полюсах и легче всего – на экваторе. Здесь они становятся легче на 1/190 по сравнению с их весом на полюсах.
а как тебе такое?) это уже не погрешность. а париж стоит между этими точками, следовательно масса гири средне-статистическая.

раскрыть ветку (11)
8
Автор поста оценил этот комментарий

Вы путаете вес и массу. На вес влияет дохера чего включая соседние планеты. А масса она постоянна. Смысл эталона в том, что помощью него и весов можно сделать еще один эталон (вторичный), с погрешностью, определяемой погрешностью весов для сравнения. А с помощью него можно сделать следующего порядка эталон и т.д. вплоть до гирек, используемых для поверки весов на производстве. Слабое место тут в том, что масса эталона меняется со временем. Нет, масса протонов, нейтронов и электронов никуда не меняется, а вот их количество в физическом эталоне, увы, меняется.

раскрыть ветку (6)
3
Автор поста оценил этот комментарий
На картинке вроде как именно вес измеряют
раскрыть ветку (5)
3
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Система уравновешена, масса элемента известна, а значит повторив электрические параметры в любой точке мира и уравновесив систему любым объектом - мы получим искомый эталон. Думаю это 10-11 класс физики.

Тут скорее через силы решается!

ну и конечно ускорения свободного падения в конкретной точке знать нужно.

раскрыть ветку (4)
2
Автор поста оценил этот комментарий
Так электрические параметры постоянны и повторив их в разной широте - они будут уровновешены грузом разной массы, чтобы получился 1 кг
раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий
Не, ты повторяешь электрические параметры левой чаши весов, ставишь эталонную гирю и получаешь что на экваторе у тебя электромагнитная чаша перевешивает, а на полюсе у тебя чаша с гирей перевесит. Это эталон массы через эквивалентный вес только для той точки мира, где их привели в равновесие и измерили. Проблема исчезает если электромагнитные параметры привязать к координатам на глобусе ну или как раньше бегать с гирей.
Автор поста оценил этот комментарий
нет сила тяжести в общем случае в разных точках земли разная. я даже больше скажу есть прибор гравиметр. который измеряет силу тяжести в конкретной точке. это нехитрый прибор из лазерного интерферометра, втрой стенкой которого являеться свободно падающий груз. на всех пусковых установках балистических ракет стоит.
8
Автор поста оценил этот комментарий

В голову пришла мысль. Нужно сделать минимальный и максимальный 1 кг) как бы это сумбурно не звучало.
Пока писал это, появилось чувство как будто за мной следят...

раскрыть ветку (3)
8
Автор поста оценил этот комментарий

инопланетяне поржать прилетели

раскрыть ветку (2)
4
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Или пожрать

раскрыть ветку (1)
17
Автор поста оценил этот комментарий

одно другому не мешает:

Поймали инопланетяне немца, американца и русского. И говорят им:— Кто скажет нам число, которое мы не знаем, того мы отпустим, а если знаем такое число, то съедим.Немец:— Миллиард!!!Инопланетяне:— Знаем.Съедают немца.Американец:— Триллион!!!Инопланетяне:— Тоже знаем.Съедают американца.Русский:— Дохуя!!!Инопланетяне:— О! Не знаем. Молодец.И отпускают русского.Решили инопланетяне узнать, что это за число такое ДОХУЯ и отправляют одного на землю.Прилетел он, видит идет мужик, подбегает к нему и спрашивает:— А ДОХУЯ — это сколько?Мужик отвечает:— Вон видишь железная дорога. Иди и считай шпалы. Как будет ДА НУ ЕГО НАХУЙ, так это только половина.

Автор поста оценил этот комментарий

так измеряй не вес, а массу

3
Автор поста оценил этот комментарий

Точно, потому что именно она сегодня есть киллограм по определению. А все остальные гирьки являются киллограмовыми с какой-то погрешностью. Взвешивать эталон будут для того, чтобы получить коэффициент, позволяющий пересчитать эту массу из физических констант. Его один раз получат, сохранят, и впредь именно он будет определять киллограмм. А гирька займет место в музее.

1
Автор поста оценил этот комментарий
А гирьку ищ Парижу - спишут? Аможноядомойзаберу?
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Как я понял - один раз провернут операцию с эталоном и запишут параметры тока.

А потом уже от обратного. По этим параметрам тока будут отмерять килограмм где надо, так как это практичнее.

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку