דיוק לעולם אינו מיותר. לכן נוצרה וקיימת בכל העולם מערכת של מדידות בינלאומיות המתבטאות בסטנדרטים של כל המידות המוכרות לאדם. ורק תקן הקילוגרם בולט בטווח יחידות המידה. אחרי הכל, הוא היחיד שיש לו אב טיפוס פיזי בחיים האמיתיים. כמה הוא שוקל ובאיזה מדינה מאוחסן התקן הבינלאומי של קילוגרם, נענה במאמר זה.
למה אנחנו צריכים תקנים?
קילו, כמו תפוזים, שוקל אותו הדבר באפריקה וברוסיה? התשובה היא כן, כמעט. והכל הודות למערכת הבינלאומית לקביעת הסטנדרטים של הקילוגרם, המטר, השני ועוד פרמטרים פיזיים. תקני מדידה נחוצים לאנושות כדי להבטיח פעילות כלכלית (מסחר) ובנייה (אחדות שרטוטים), תעשייתית (אחדות סגסוגות) ותרבותיות (אחדות מרווחי זמן) ותחומי פעילות רבים אחרים. ואם באם האייפון שלך נשבר בזמן הקרוב, סביר מאוד שזה קרה בגלל שינויים במשקל של תקן המסה החשוב ביותר.
היסטוריית התקנים
לכל ציוויליזציה היו סטנדרטים וסטנדרטים משלה, ששינו זה את זה במשך מאות שנים. במצרים העתיקה, מסה של עצמים נמדדה בקנטרים או קיקרים. ביוון העתיקה, אלו היו כישרונות ודרכימות. וברוסיה, מסת הסחורות נמדדה בקילוגרמים או בסלילים. יחד עם זאת, אנשים ממערכות כלכליות ופוליטיות שונות, כביכול, הסכימו שיחידת המסה, האורך או פרמטר אחר יהיה דומה ליחידה חוזית אחת. מעניין שאפילו פוד בימי קדם יכול היה להיות שונה בשליש בין סוחרים ממדינות שונות.
פיסיקה ותקנים
הסדרים, לרוב מילוליים ומותנים, עבדו עד שאדם לקח את המדע וההנדסה ברצינות. עם ההבנה של חוקי הפיזיקה והכימיה, התפתחות התעשייה, יצירת דוד הקיטור והתפתחות הסחר הבינלאומי, נוצר צורך בתקנים אחידים מדויקים יותר. עבודת ההכנה הייתה ארוכה ומאומצת. פיזיקאים, מתמטיקאים, כימאים בכל העולם פעלו כדי למצוא תקן אוניברסלי. וקודם כל - התקן הבינלאומי של הקילוגרם, כי ממידת המשקל נדחים פרמטרים פיזיים אחרים (אמפר, וולט, וואט).
מוסכמה מדדית
אירוע משמעותי התרחש בפאתי פריז ב-1875. אז לראשונה חתמו על המדד 17 מדינות (כולל רוסיה).אֲמָנָה. זוהי אמנה בינלאומית המבטיחה את אחדות הסטנדרטים. כיום, 55 מדינות הצטרפו אליה כחברים מלאים ו-41 מדינות כחברים שותפים. במקביל, הוקמה הלשכה הבינלאומית למשקלים ולמידות והוועדה הבינלאומית למשקלים ולמידות, שתפקידה העיקרי הוא לפקח על אחדות הסטנדרטיזציה ברחבי העולם.
סטנדרטים של המוסכמה המטרית הראשונה
התקן של המטר היה סרגל עשוי מסגסוגת של פלטינה ואירידיום (9 עד 1) באורך של חלק ארבעים ומיליון של קו האורך של פריז. תקן הקילוגרם של אותה סגסוגת התאים למסה של ליטר אחד (דצימטר מעוקב) של מים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס (הצפיפות הגבוהה ביותר) בלחץ סטנדרטי מעל פני הים. השניה הסטנדרטית הייתה 1/86400 מהיום השמש הממוצע. כל 17 המדינות המשתתפות בוועידה קיבלו עותק של התקן.
מקום Z
אבי טיפוס והמקור של התקן מאוחסנים היום בלשכת המשקולות והמידות ב-Sèvres ליד פריז. בפאתי פריז נמצא המקום בו התקן של קילוגרם, מטר, קנדלה (עוצמת אור), אמפר (עוצמת זרם), קלווין (טמפרטורה) ושומה (כיחידת חומר, אין תקן פיזיקלי) מְאוּחסָן. מערכת המשקלים והמידות המבוססת על ששת התקנים הללו נקראת מערכת היחידות הבינלאומית (SI). אבל ההיסטוריה של התקנים לא הסתיימה שם, היא רק התחילה.
SI
המערכת הסטנדרטית בה אנו משתמשים - SI (SI), מ-Systeme International d'Unites הצרפתית - כוללת שבע יחידות בסיס. זהו מטר (אורך),קילוגרם (מסה), אמפר (זרם), קנדלה (עוצמת האור), קלווין (טמפרטורה), שומה (כמות החומר). כל שאר הכמויות הפיזיקליות מתקבלות על ידי חישובים מתמטיים שונים תוך שימוש בכמויות בסיסיות. לדוגמה, יחידת הכוח היא ק ג x m/s2. כל מדינות העולם, מלבד ארצות הברית, ניגריה ומיאנמר, משתמשות במערכת SI למדידות, כלומר השוואה בין כמות לא ידועה לתקן. ותקן הוא המקבילה לערך פיזי שכולם מסכימים שהוא מדויק לחלוטין.
קילו התייחסות הוא כמה?
זה נראה משהו פשוט יותר - התקן של קילוגרם אחד הוא משקלו של ליטר מים אחד. אבל למעשה, זה לא לגמרי נכון. מה לקחת כתקן קילוגרם מכ-80 אבות טיפוס זו שאלה די מסובכת. אבל במקרה, נבחרה הגרסה האופטימלית של הרכב הסגסוגת, שנמשכה יותר מ-100 שנים. התקן של קילוגרם מסה עשוי מסגסוגת של פלטינה (90%) ואירידיום (10%), והוא גליל שקוטרו שווה לגובה והוא 39.17 מילימטרים. כמו כן נוצרו עותקים מדויקים שלו, בכמות של 80 חלקים. עותקים של תקן קילוגרם נמצאים במדינות המשתתפות בוועידה. התקן העיקרי מאוחסן בפרברי פריז ומכוסה בשלוש קפסולות אטומות. בכל מקום שבו נמצא תקן הקילוגרם, התאמה עם התקן הבינלאומי החשוב ביותר מתבצעת כל עשר שנים.
התקן החשוב ביותר
התקן הבינלאומי של הקילוגרם יצוק בשנת 1889 והוא מאוחסן בסבר שבצרפת בכספת של הלשכה הבינלאומית למשקלים ומידות, מכוסהשלושה מכסי זכוכית אטומים. רק לשלושה נציגים רמי דרג של הלשכה יש את המפתחות לכספת הזו. לצד התקן העיקרי, יש בכספת גם שישה כפולים או ממשיכי דרכו. מדי שנה, מדד המשקל העיקרי, הנלקח כתקן של הקילוגרם, מוסר בחגיגיות לבדיקה. וכל שנה הוא נהיה רזה יותר ויותר. הסיבה לירידה במשקל היא ניתוק האטומים בעת הסרת הדגימה.
גרסה רוסית
עותק של התקן נמצא גם ברוסיה. זה מאוחסן במכון המחקר הכל-רוסי למטרולוגיה. מנדלייב בסנט פטרבורג. מדובר בשני אבות טיפוס פלטינה אירידיום - מס' 12 ומס' 26. הם על מעמד קוורץ, מכוסים בשני כובעי זכוכית וסגורים בכספת מתכת. טמפרטורת האוויר בתוך הקפסולות היא 20 מעלות צלזיוס, הלחות היא 65%. אב הטיפוס המקומי שוקל 1.000000087 קילוגרם.
תקן קילוגרם יורד במשקל
התאמת התקן הראתה שהדיוק של התקנים הלאומיים הוא כ-2 מיקרוגרם. כולם מאוחסנים בתנאים דומים, וחישובים מראים שתקן הקילוגרם מאבד 3 x 10−8במשקל במאה שנים. אבל בהגדרה, מסת התקן הבינלאומי מתאימה ל-1 קילוגרם, וכל שינוי במסה בפועל של התקן מוביל לשינוי בערך הקילוגרם עצמו. ב-2007 התברר שהגליל של הקילוגרם החל לשקול 50 מיקרוגרם פחות. והירידה שלו במשקל נמשכת.
טכנולוגיות חדשות וסטנדרט חדש של מדידת משקל
כדי לחסלשגיאות, מתבצע חיפוש במבנה חדש של תקן קילוגרם. ישנם פיתוחים לקביעת הסטנדרט של כמות מסוימת של איזוטופים סיליקון-28. יש פרויקט "קילוגרם אלקטרוני". המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (2005, ארה"ב) תכנן מכשיר המבוסס על מדידת ההספק הנדרש ליצירת שדה אלקטרומגנטי המסוגל להרים 1 ק"ג של מסה. הדיוק של מדידה כזו הוא 99.999995%. ישנן התפתחויות של הגדרת המסה ביחס למסת המנוחה של הנייטרון. כל הפיתוחים והטכנולוגיות הללו יאפשרו להתרחק מלהיות קשור לתקן מסה פיזית, להשיג דיוק גבוה יותר ואפשרות של פיוס בכל מקום בעולם.
פרויקטים מבטיחים אחרים
ובעוד שמאורות המדע בעולם קובעות איזו דרך לפתור את הבעיה אמינה יותר, המבטיחה ביותר היא הפרויקט שבו המסה לא תשתנה לאורך זמן. תקן כזה יהיה גוף מעוקב של אטומי איזוטופים פחמן-12 בגובה של 8.11 סנטימטרים. בקובייה כזו יהיו 2250 x 281489633 אטומי פחמן-12. חוקרים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בארה ב מציעים לקבוע את תקן הקילוגרם באמצעות הקבוע של פלאנק והנוסחה E=mc^2.
מערכת מטרית מודרנית
סטנדרטים מודרניים הם בכלל לא מה שהיו פעם. המטר, שקשור במקור להיקף כוכב הלכת, מתאים היום למרחק שעוברת קרן אור ב-299792458 שניה אחת. אבל שנייה היא הזמן שבמהלכו עובר 9192631770תנודות של אטום הצסיום. היתרונות של דיוק קוונטי במקרה זה ברורים, מכיוון שניתן לשחזר אותם בכל מקום על פני כדור הארץ. כתוצאה מכך, התקן היחיד שקיים פיזית נשאר תקן הקילוגרם.
כמה עולה התקן?
לאחר שקיים יותר מ-100 שנה, התקן כבר שווה הרבה, כפריט ייחודי וחפץ. אבל באופן כללי, כדי לקבוע את שווה ערך המחיר, יש צורך לחשב את מספר האטומים בק ג של זהב טהור. המספר יתקבל מכ-25 ספרות, וזאת מבלי לקחת בחשבון את הערך האידיאולוגי של חפץ זה. אבל עוד מוקדם לדבר על מכירת תקן הקילוגרם, כי הקהילה העולמית עדיין לא נפטרה מהתקן הפיזי היחיד שנותר של מערכת היחידות הבינלאומית.
אני תוהה לגבי מידות
בכל אזורי הזמן של הפלנטה, הזמן נקבע ביחס ל-UTC (לדוגמה, UTC+4:00). למרבה הפלא, לקיצור אין פענוח כלל; הוא אומץ ב-1970 על ידי איגוד התקשורת הבינלאומי. הוצעו שתי אפשרויות: ה-CUT האנגלית (זמן אוניברסלי מתואם) וה-TUC הצרפתית (Temps Universel Coordonné). בחרנו בקיצור נייטרלי בינוני.
בים משתמשים במדידת הקשר. כדי למדוד את מהירות הספינה נעשה שימוש ביומן מיוחד עם צמתים באותו מרחק, שהושלך מעל הסיפון ונספר את מספר הצמתים לפרק זמן מסוים. מכשירים מודרניים הרבה יותר מתקדמים מחבל עם קשרים, אבל השם נשאר.
הקפדה על מילים, משמעותשהדיוק והדיוק המופלגים שלו הגיעו לשפות מהשם של תקן המשקל היווני הקדום - הקפדה. זה היה שווה ל-1.14 גרם והיה בשימוש בעת שקילת מטבעות כסף.
גם השם של יחידות כספיות מקורו לעתים קרובות בשמות של מדדי משקל. אז, מטבעות כסף נקראו בבריטניה סטרלינג, ו-240 מהמטבעות הללו שקלו קילו. ברוסיה העתיקה, "Hryvnias כסף" או "hryvnias זהב" היו בשימוש, שפירושו מספר מסוים של מטבעות מבוטא במשקל שווה ערך.
למדידה המוזרה של כוחות סוס של מכוניות יש מקור אמיתי מאוד. ממציא מנוע הקיטור, ג'יימס ווייט, החליט להדגים את היתרון של המצאתו על פני הובלת המתיחה בדרך זו. הוא חישב כמה סוס יכול להרים משא בדקה וקבע כמות זו ככוח סוס אחד.
