✖


Jump to content

Международный прототип килограмма

«ИПК» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. IPK (значения) .
Международный прототип килограмма, хранящийся в хранилище в Париже, был заменен в 2019 году формулой, использующей константу Планка , поскольку масса IPK нестабильна с течением времени.

Международный прототип килограмма называемый метрологами IPK ( или Le Grand K ; иногда называемый ur -килограммом , [1] [2] или уркилограмма , [3] особенно немецкоязычными авторами, пишущими на английском языке [3] [4] : 30 [5] : 64  ) — объект, масса которого использовалась для определения килограмма с 1889 года, когда он заменил Архивный килограмм , [6] до 2019 года, когда его заменило новое определение килограмма, полностью основанное на физических константах . [7] За это время ИПК и его дубликаты использовались для калибровки всех других эталонов килограммовой массы на Земле.

ИПК представляет собой объект размером примерно с мяч для гольфа, изготовленный из платино-иридиевого сплава, известного как «Pt-10Ir», который на 90% состоит из платины и на 10% из иридия (по массе), и обработанный на станке в прямоугольный цилиндр высотой, равной его диаметр около 39   миллиметров , чтобы уменьшить площадь его поверхности. [8] Добавление 10% иридия улучшило чисто платиновый Kilogram des Archives за счет значительного увеличения твердости , сохраняя при этом многие достоинства платины: чрезвычайную стойкость к окислению , чрезвычайно высокую плотность (почти в два раза плотнее свинца и более чем в 21 раз плотнее воды ). ), удовлетворительная электро- и теплопроводность , а также низкая магнитная восприимчивость .

К 2018 году IPK лег в основу определений четырех из семи основных единиц СИ : собственно килограмма, а также моля , ампера и канделы (в определениях которых в то время упоминались грамм , ньютон и ватт соответственно). [9] [10] [11] а также определения каждой названной производной единицы СИ, за исключением герца , беккереля , градуса Цельсия , грея , зиверта , фарада , ома , сименса , генри , радиана и стерадиана .

IPK и шесть его родственных копий хранятся в Международном бюро мер и весов (известном по французским инициалам BIPM) в экологически контролируемом сейфе в нижнем хранилище, расположенном в подвале Павильона де Бретей BIPM в Сен-Клу. [Примечание 1] на окраине Парижа (фотографии см. Внешние изображения ниже). Для открытия хранилища необходимы три независимо управляемых ключа. Официальные копии IPK были предоставлены другим странам в качестве их национальных стандартов. Их сравнивали с IPK примерно каждые 40 лет, тем самым обеспечивая прослеживаемость местных измерений до IPK. [12]

Создание [ править ]

Метрическая конвенция была подписана 20 мая 1875 года и еще больше формализовала метрическую систему (предшественницу СИ ) , что быстро привело к производству IPK. IPK — один из трех баллонов, изготовленных в Лондоне в 1879 году компанией Johnson Matthey , которая продолжала производить почти все национальные прототипы по мере необходимости, пока в 2019 году не вступило в силу новое определение килограмма. [13] [14] В 1883 году было обнаружено, что масса IPK неотличима от массы Архивного килограмма, созданного восемьдесят четыре года назад, и была официально ратифицирована как килограмм 1-м ГКМВ в 1889 году. [8]

Копии ИПК [ править ]

Национальный прототип килограмма К20, один из двух прототипов, хранящихся в Национальном институте стандартов и технологий США в Гейтерсбурге, штат Мэриленд , которые служат первичными эталонами для определения всех единиц массы и веса в Соединенных Штатах. Это копия для всеобщего обозрения, показанная в том виде, в каком она обычно хранится, под двумя колпаками.

ИПК и его различные экземпляры имеют в литературе следующие обозначения:

Стабильность IPK [ править ]

До 2019 года погрешность измерения массы ИПК по определению была ровно равна нулю; масса ИПК составляла килограмм. Однако любые изменения в массе IPK с течением времени можно определить, сравнив его массу с массой его официальных копий, хранящихся по всему миру, - редко предпринимаемый процесс, называемый «периодической проверкой». Всего три проверки произошли в 1889, 1948 и 1989 годах. Например, в США имеются пять килограммовых стандартов содержания 90% платины и 10%   иридия (Pt-10Ir), два из которых, K4 и K20, взяты из исходной партии из 40 штук. реплики распространены в 1884 году. [Примечание 4] Прототип К20 был назначен основным национальным эталоном массы США. Оба они, а также документы других стран периодически возвращаются в МБМВ для проверки. При транспортировке прототипов соблюдается большая осторожность. В 1984 году прототипы К4 и К20 переносились вручную в пассажирском отсеке отдельных коммерческих авиалайнеров.

Обратите внимание, что ни одна из реплик не имеет массы, точно равной массе ИПК; их массы калибруются и документируются как значения смещения. Например, K20, основной стандарт США, первоначально имел официальную массу 1 кг – 39 мкг (микрограмм) в 1889 году; то есть K20 был на 39   мкг меньше, чем IPK. Проверка, проведенная в 1948 году, показала массу 1 кг – 19 мкг . Последняя проверка, проведенная в 1989 году, показывает, что масса точно идентична первоначальному значению 1889 года. В отличие от таких временных вариаций, как этот, американский проверочный стандарт К4 постоянно снижается в массе по сравнению с IPK - и по понятной причине: проверочные стандарты используются гораздо чаще, чем первичные стандарты, и склонны к царапинам и другому износу. Первоначально K4 поставлялся с официальной массой 1 кг – 75 мкг в 1889 году, но с 1989 года его официально калибровали на уровне 1 кг – 106 мкг , а десять лет спустя - 1 кг – 116 мкг. За период 110 лет К4 потерял 41 мкг относительно ИПК. [26]

Массовый дрейф с течением времени национальных прототипов K21–K40 , а также двух родственных копий IPK: K32 и K8(41). [Примечание 2] Все массовые изменения относятся к ИПК. Начальные смещения начального значения 1889 года относительно IPK были обнулены. [17] Все вышеперечисленные измерения являются относительными ; нет исторических данных измерения массы, позволяющих определить, какой из прототипов был наиболее стабильным по отношению к инварианту природы. Существует явная вероятность того, что все прототипы набрали массу за 100 лет, а К21, К35, К40 и ИПК просто набрали меньше, чем другие.

Помимо простого износа, которому могут подвергаться контрольные стандарты, масса даже тщательно хранящихся национальных прототипов может смещаться относительно IPK по множеству причин, некоторые из которых известны, а некоторые неизвестны. Поскольку ИПК и его копии хранятся на воздухе (хотя и под двумя и более вложенными друг в друга колпаками ), они набирают массу за счет адсорбции атмосферных загрязнений на свои поверхности. Соответственно, они очищаются с помощью процесса, разработанного BIPM между 1939 и 1946 годами, известного как «метод очистки BIPM». [27] который включает в себя прочное натирание замшей , смоченной в равных частях эфира и этанола , с последующей очисткой паром бидистиллированной водой и выдержкой прототипов в течение 7–10 дней перед проверкой. До публикации отчета BIPM в 1994 году с подробным описанием относительного изменения массы прототипов разные организации по стандартизации использовали разные методы для очистки своих прототипов. До этого в NIST два прототипа замачивали и промывали сначала в бензоле , затем в этаноле, а затем очищали их струей бидистиллированного водяного пара. Очистка прототипов удаляет от 5 до 60   мкг загрязнений, в основном в зависимости от времени, прошедшего с момента последней очистки. Кроме того, вторая очистка может удалить еще до 10   мкг. После очистки — даже когда они хранятся под колпаками — ИПК и его копии сразу же снова начинают набирать массу. МБМВ даже разработал модель этого прироста и пришел к выводу, что он составлял в среднем 1,11   мкг в месяц в течение первых 3 месяцев после очистки, а затем снизился в среднем примерно до 1.  мкг в год в дальнейшем. Поскольку проверочные стандарты, такие как K4, не очищаются при плановой калибровке других эталонов массы (мера предосторожности, позволяющая свести к минимуму вероятность износа и повреждений при обращении), модель BIPM зависящего от времени прироста массы использовалась в качестве поправочного коэффициента «после очистки».

Поскольку первые сорок официальных экземпляров изготовлены из того же сплава, что и ИПК, и хранятся в аналогичных условиях, периодическая проверка с использованием ряда реплик, особенно национальных первичных эталонов, которые используются редко, может убедительно продемонстрировать стабильность ИПК. После третьей периодической проверки, проведенной в период с 1988 по 1992 год, стало ясно, что массы всего мирового ансамбля прототипов медленно, но неумолимо расходятся друг от друга. Также очевидно, что ИПК потерял за последнее столетие около 50 мкг массы, а возможно, и значительно больше, по сравнению со своими официальными копиями. [17] [28] Причина этого дрейфа ускользнула от физиков, посвятивших свою карьеру единице массы СИ. Не предложено никакого правдоподобного механизма, объясняющего ни устойчивое снижение массы ИПК, ни увеличение массы его реплик, рассеянных по всему миру. [Примечание 5] [29] [30] [31] Более того, не существует технических средств, позволяющих определить, страдает ли весь мировой ансамбль прототипов от еще более серьезных долгосрочных тенденций вверх или вниз, поскольку их масса «по отношению к инварианту природы неизвестна на уровне ниже 1000   мкг в течение некоторого времени». период в 100 или даже 50 лет». [28] Учитывая отсутствие данных, определяющих, какой из килограммовых прототипов в мире был наиболее стабильным в абсолютном выражении, в равной степени справедливо утверждать, что первая партия реплик, как группа,   за сто лет прибавила в среднем около 25 мкг. по сравнению с ИПК. [Примечание 6]

Что конкретно известно об ИПК, так это то, что он проявляет кратковременную нестабильность около 30 мкг в течение периода около месяца в своей послеочищенной массе. [32] Точная причина этой кратковременной нестабильности неизвестна, но считается, что она связана с поверхностными эффектами: микроскопическими различиями между полированными поверхностями прототипов, возможно, усугубляемыми поглощением водорода из-за катализа летучих органических соединений , которые медленно осаждаются и на прототипах. в качестве растворителей на основе углеводородов , используемых для их очистки. [31] [33]

Удалось исключить многие объяснения наблюдаемых различий в массах мировых прототипов, предложенные учеными и широкой общественностью. Например, в часто задаваемых вопросах BIPM объясняется, что расхождение зависит от количества времени, прошедшего между измерениями, а не от количества раз чистки прототипа или его копий или возможных изменений гравитации или окружающей среды. [34] Отчеты, опубликованные в 2013 году Питером Кампсоном из Университета Ньюкасла, основанные на рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии образцов, которые хранились вместе с различными килограммами прототипов, позволяют предположить, что одним из источников расхождений между различными прототипами может быть ртуть , которая была поглощена прототипами. находиться рядом с ртутными приборами. IPK хранился на расстоянии нескольких сантиметров от ртутного термометра, по крайней мере, еще с конца 1980-х годов. [35] В этой работе Университета Ньюкасла было обнаружено, что все шесть платиновых гирь, изготовленных в девятнадцатом веке, содержат ртуть на поверхности, наиболее загрязненная из которых содержала эквивалент 250   мкг ртути в пересчете на площадь поверхности килограммового прототипа.

Растущее расхождение в массах мировых прототипов и кратковременная нестабильность ИПК побудили к исследованию улучшенных методов получения гладкой поверхности с помощью алмазного точения на вновь изготовленных копиях и стали одной из причин нового определения килограмма. [36]

Зависимость СИ от ИПК [ править ]

До мая 2019 года величина многих единиц, составляющих систему измерения СИ, в том числе большинства из тех, которые используются для измерения электричества и света, сильно зависела от стабильности IPK.

Стабильность IPK имела решающее значение, поскольку килограмм лежал в основе большей части системы СИ, как она была определена и структурирована до 2019 года. Большинство единиц СИ со специальными названиями являются производными единицами , то есть они определяются просто умножением или делением или, в одном случае, смещением относительно других. более простые единицы. Например, ньютон определяется как сила, необходимая для ускорения одного килограмма на один метр в секунду в квадрате . Если бы масса ИПК немного изменилась, то пропорционально изменился бы и ньютон. В свою очередь, паскаль , единица давления в системе СИ , определяется в ньютонах. Эта цепочка зависимостей соответствует многим другим единицам измерения СИ. Например, джоуль , единица энергии в системе СИ , определяется как энергия, затрачиваемая на действие силы в один ньютон на протяжении одного метра . Следующей будет затронута единица мощности в системе СИ — ватт , который равен одному джоулю в секунду.

  • Н = кг м/с 2
  • Па = Н/м 2 = кг/(мс)
  • J = Н·м = кг·м 2 /с 2
  • W = Дж/с = Н·м/с = кг·м 2 /с 3

Кроме того, до пересмотра в системе СИ базовая единица электрического тока , ампер (А), определялась как ток, необходимый для создания силы 0,2 мкН между двумя параллельными проводами на расстоянии 1 м друг от друга на каждый метр длины. Подстановка этих параметров в закон силы Ампера дает:

  • 2 к А А 2 /м = 0,2 мкН/м

или

  • А 2 = мкН / 10 кА ,

сделав величину ампера пропорциональной квадратному корню из ньютона и, следовательно, массы ИПК.

Базовая единица количества вещества , моль , до пересмотра определялась как число атомов в 12 граммах углерода 12 , а базовая единица силы света , кандела , определялась как единица света. 1/683 света частотой Вт на зеленого стерадиан 540 ТГц . Следовательно, величины моля и канделы были пропорциональны массе ИПК.

Эти зависимости затем распространяются на многие химические , фотометрические и электрические единицы:

Производные единицы СИ, значения которых не были подвержены изменениям массы ИПК, представляли собой либо безразмерные величины , полностью полученные из секунды , метра или кельвина , либо определялись как отношение двух величин, обе из которых были связаны в аналогично массе ИПК, например:

  • Ом = В/А = В/А / А = В / А 2 = Н м/с / мкН/10 к А = м/с / 10 −6 /10 к А = 10 7 к А м/с

Здесь ньютоны в числителе и знаменателе точно сокращаются при вычислении значения Ома. Сходным образом:

  • F = С/В = А с / В/А = А 2 с 2 / Дж = мкН·с 2 / 10 к А Н м = 10 −7 с 2 / к А м
  • Гр = Дж/кг = кг м 2 /с 2 / кг = м 2 /с 2
  • S = 1/Ом = 10 −7 с / к А м
  • Н = Ом с = 10 7 к а м

Поскольку до 2019 года величина многих единиц, составляющих систему измерения СИ, определялась их массой, качество IPK тщательно защищалось, чтобы сохранить целостность системы СИ. Однако средняя масса мирового ансамбля прототипов и масса ИПК, вероятно, разошлись еще на 8,2   мкг со времени третьей периодической проверки 35   лет назад. [Примечание 7] Кроме того, национальные метрологические лаборатории мира должны дождаться четвертой периодической проверки, чтобы подтвердить,   сохранились ли исторические тенденции.

практических эффект Изолирующий реализаций

К счастью, определения единиц СИ сильно отличаются от их практической реализации . Например, метр определяется как расстояние , которое свет проходит в вакууме за интервал времени 1/299 секунды 792 458 . метра Однако практическая реализация обычно принимает форму гелий-неонового лазера, а длина метра определяется не определена - как 1 579 800,298 - 728 длин волн света от этого лазера. Теперь предположим, что официальное измерение секунды отклонилось на несколько частей на миллиард (на самом деле оно чрезвычайно стабильно с воспроизводимостью в несколько частей на 10). 15 ). [37] Автоматического воздействия на счетчик не будет, потому что секунда – и, следовательно, длина метра – абстрагируется через лазер, содержащий практическую реализацию метра. Ученые, выполняющие калибровку счетчиков, просто будут продолжать измерять то же количество длин волн лазера, пока не будет достигнуто соглашение поступить иначе. То же самое верно и в отношении реальной зависимости от килограмма: если бы было обнаружено, что масса ИПК немного изменилась, это не оказало бы автоматического влияния на другие единицы измерения, поскольку их практическая реализация обеспечивает изолирующий слой. абстракция. Однако любое несоответствие в конечном итоге придется устранить, поскольку достоинством системы СИ является ее точная математическая и логическая гармония между ее единицами. Если бы было окончательно доказано, что значение IPK изменилось, одним из решений было бы просто переопределить килограмм как равный массе IPK плюс значение смещения, аналогично тому, что ранее делалось с его копиями; например, «килограмм равен массе ИПК + 42 части на миллиард » (эквивалент 42   мкг).

Однако долгосрочное решение этой проблемы состояло в том, чтобы освободить систему СИ от ее зависимости от IPK путем разработки практической реализации килограмма, которую можно было бы воспроизвести в различных лабораториях, следуя письменной спецификации. Единицы измерения в такой практической реализации будут иметь точно определенные величины и выражаться только в терминах физических констант . Хотя основные части системы СИ по-прежнему основаны на килограмме, килограмм теперь, в свою очередь, основан на инвариантных, универсальных константах природы.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мороз, Наташа (12 ноября 2018 г.). «Краткая история килограмма и почему учёные готовы его пересмотреть» . Кварц . Архивировано из оригинала 9 июня 2020 года . Проверено 9 июня 2020 г.
  2. ^ Лайалл, Сара (12 февраля 2011 г.). «Недостающие микрограммы устанавливают стандарты на грани» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 21 октября 2017 года . Проверено 9 июня 2020 г.
  3. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Кеттерле, В .; Джеймисон, АО (1 мая 2020 г.). «Взгляд атомной физики на новое определение килограмма» . Физика сегодня . 73 (5): 32–38. Бибкод : 2020PhT....73e..32K . дои : 10.1063/PT.3.4472 .
  4. ^ Саллер, Х. (2017). Операционные симметрии: основные операции в физике . Спрингер. ISBN  978-3-319-58664-9 .
  5. ^ Блаум, Клаус (март 2006 г.). «Высокоточная масс-спектрометрия с запасенными ионами» (PDF) . Отчеты по физике . 425 (1): 1–78. Бибкод : 2006PhR...425....1B . дои : 10.1016/j.physrep.2005.10.011 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 апреля 2018 года . Проверено 9 июня 2020 г.
  6. ^ «Резолюция 1-й ГКМВ (1889 г.)» . МБМВ.
  7. ^ «(Бывший) Международный прототип килограмма» . www.bipm.org . Архивировано из оригинала 12 марта 2020 г. Проверено 29 мая 2019 г.
  8. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Куинн, Ти Джей (1986). «Новые технологии изготовления платино-иридиевых эталонов массы» . Обзор платиновых металлов . 30 (2): 74–79. дои : 10.1595/003214086X3027479 . Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 23 мая 2019 г.
  9. ^ «Крот – МБМВ» .
  10. ^ «Ампер-БИПМ» .
  11. ^ «Кандела – МБМВ» .
  12. ↑ Официальный сайт Международного бюро мер и весов: Проверки , получено 4 августа 2013 г.
  13. ^ Ф. Дж. Смит. «Стандартные килограммовые веса: история точного изготовления» . Платиновые металлы Rev. 17 (2) (1973) 66–68
  14. ^ Терри Куинн. От артефактов к атомам: BIPM и поиск окончательных эталонов измерений . Издательство Оксфордского университета. п. 321.
  15. ↑ Официальный сайт Международного бюро мер и весов: Международный прототип килограмма и шесть его официальных копий. Архивировано 26 сентября 2007 г. в Wayback Machine.
  16. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Сток, Майкл; Барат, Полина; Дэвис, Ричард С.; Пикард, Ален; Милтон, Мартин Дж. Т. (24 марта 2015 г.). «Кампания по калибровке международного прототипа килограмма в ожидании переопределения килограмма, часть I: сравнение международного прототипа с его официальными копиями» . Метрология . 52 (2): 310–316. Бибкод : 2015Метро..52..310С . дои : 10.1088/0026-1394/52/2/310 .
  17. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Ж. Жирар (1994). «Третья периодическая проверка национальных образцов килограмма (1988–1992)». Метрология . 31 (4): 317–336. Бибкод : 1994Метро..31..317Г . дои : 10.1088/0026-1394/31/4/007 . S2CID   250743540 .
  18. ↑ Официальный сайт Международного бюро мер и весов: Сертификаты калибровки и характеристики: масса , получено 4 августа 2013 г.
  19. ↑ Официальный сайт Международного бюро мер и весов: Некоторые калибровки и услуги BIPM в массовых и связанных с ними количествах , получено 4 августа 2013 г.
  20. ^ Пикард, А. (февраль 2012 г.). «Отчет директора о деятельности и управлении Международного бюро мер и весов. Приложение: научные отделы» (PDF) . Международное бюро мер и веса. Архивировано из оригинала (PDF) 31 декабря 2013 года . Проверено 3 августа 2013 г.
  21. ^ Килограмм [Kilogram]. Great Soviet Encyclopedia (in Russian) . Retrieved 22 June 2020 . Из 40 изготовленных копий прототипа две (№12 и №26) были переданы России. Эталон №12 принят в СССР в качестве государственного первичного эталона единицы массы, а №26 — в качестве эталона-копии.
  22. ^ Гутфельт, Бенгт; Йоханссон, Матиас; Нифельдт, Пер; Пендрилл, Лесли (2014). 13-е Сравнение шведского национального килограмма и основных стандартов SP на один килограмм (PDF) . Борос: Шведский институт технических исследований SP. п. 3. ISBN  978-91-87461-72-9 . Проверено 12 мая 2017 г. .
  23. ^ «Национальный институт метрологии ТУБИТАК» . Проверено 16 июня 2014 г.
  24. ^ «Изготовление первых международных килограммов и метров» . Национальная физическая лаборатория . 04 июля 2017 г. Проверено 22 мая 2019 г.
  25. ^ З.Дж. Джаббур; С.Л. Янив (2001). «Килограмм и измерения массы и силы» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 106 (1): 25–46. дои : 10.6028/jres.106.003 . ПМЦ   4865288 . ПМИД   27500016 .
  26. ^ З.Дж. Джаббур; С.Л. Янив (январь – февраль 2001 г.). «Килограмм и измерения массы и силы» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 106 (1): 25–46. дои : 10.6028/jres.106.003 . ПМЦ   4865288 . ПМИД   27500016 .
  27. ^ Жирар, Г. (1990), Мойка и очистка килограммовых прототипов в BIPM (PDF) , BIPM
  28. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Миллс, Ян М.; Мор, Питер Дж; Куинн, Терри Дж; Тейлор, Барри Н; Уильямс, Эдвин Р. (апрель 2005 г.). «Переопределение килограмма: решение, время которого пришло» (PDF) . Метрология . 42 (2): 71–80. Бибкод : 2005Метро..42...71М . дои : 10.1088/0026-1394/42/2/001 . S2CID   122037298 . Архивировано из оригинала (PDF) 20 ноября 2011 года . Проверено 25 ноября 2009 г.
  29. ^ Дэвис, Ричард (декабрь 2003 г.). «Единица массы СИ» (PDF) . Метрология . 40 (6): 299–305. Бибкод : 2003Метро..40..299Д . дои : 10.1088/0026-1394/40/6/001 . S2CID   250738424 . Проверено 25 ноября 2009 г.
  30. ^ Р. С. Дэвис (июль – август 1985 г.). «Рекалибровка национального прототипа килограмма США» . Журнал исследований Национального бюро стандартов . 90 (4): 263–283. дои : 10.6028/jres.090.015 . ПМК   6664201 . ПМИД   34566154 .
  31. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Гипотеза о том, почему IPK дрейфует , Р. Штайнер, NIST, 11 сентября 2007 г.
  32. ^ Отчет CGPM, 14-е заседание Консультативного комитета по единицам (CCU), апрель 2001 г., 2. (ii); Генеральная конференция по мерам и весам, 22-е заседание, октябрь 2003 г. , в которой говорилось: «Килограмм нуждается в новом определении, поскольку известно, что масса прототипа варьируется на несколько частей в 10 8 в течение периода времени порядка месяца...» ( ZIP-файл размером 3,2   МБ, здесь ).
  33. ^ BBC, Получение меры килограмма
  34. ^ «Часто задаваемые вопросы» . БИПМ . Проверено 3 апреля 2011 г.
  35. ^ Кампсон, Питер (октябрь 2013 г.). «Стабильность эталонных масс: VI. Ртуть и углеродистое загрязнение платиновых гирь, изготовленных в то же время, что и международные и национальные прототипы килограммов». Метрология . 50 (5): 518–531. Бибкод : 2013Метро..50..518C . дои : 10.1088/0026-1394/50/5/518 . S2CID   122890863 .
  36. ^ Ссылки на общий раздел: Повторная калибровка национального прототипа килограмма США , Р.С.   Дэвис   , Журнал исследований Национального бюро стандартов, 90 (4): 263-281, июль – август 1985 г. ( 5,5   МБ PDF, здесь ); и «Килограмм и измерения массы и силы» , З.   Дж.   Джаббур и др. , Журнал исследований Национального института стандартов и технологий 106 , 2001, 25–46 ( 3,5   МБ PDF, здесь )
  37. ^ "Время" . Научная деятельность МБМВ . МБМВ. Архивировано из оригинала 14 мая 2011 года . Проверено 7 мая 2011 г.

Примечания [ править ]

  1. ^ Почтовый адрес Павильона (и, следовательно, BIPM) находится в соседней коммуне Севр , поэтому часто сообщается, что он расположен там, но территория находится в коммуне Сен-Клу ( OpenStreetMap ).
  2. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б На прототипе № 8(41) случайно был проштампован номер 41, но на его аксессуарах указан правильный номер 8. Поскольку прототипа с маркировкой 8 не существует, этот прототип обозначается как 8(41).
  3. ^ №№ 42 ', 77 и 650 называются «стандартами», а не «прототипами», потому что они немного имеют меньший вес, а при их изготовлении было удалено немного слишком много материала. За исключением того, что их масса более чем на 1 мг ниже номинальной массы в 1 кг, они идентичны прототипам и используются во время рутинных калибровочных работ.
  4. ^ Два других стандарта Pt-10Ir, принадлежащие США, - это K79 из новой серии прототипов (K64–K80) , которые подвергались алмазной обработке непосредственно до конечной массы, и K85, который используется для экспериментов с балансировкой Киббла .
  5. ^ Обратите внимание: если бы разница в 50 мкг между IPK и его копиями была полностью вызвана износом, IPK должен был бы потерять на 150 миллионов миллиардов атомов платины и иридия больше за последнее столетие, чем его копии. Считается маловероятным , что будет такой большой износ, а тем более разница такой величины; 50 мкг — это примерно масса отпечатка пальца. Специалисты МБМВ в 1946 году тщательно провели эксперименты по очистке и пришли к выводу, что даже энергичное протирание замшей — если делать это осторожно — не меняет массу прототипов. Более поздние эксперименты по очистке в BIPM, которые проводились на одном конкретном прототипе (K63) и в которых использовались новые на тот момент весы NBS-2, продемонстрировали стабильность 2 мкг. Эксперименты на прототипах № 7 и 32, проведенные в январе 2014 года, показали потерю менее 0,5 мкг массы за третий полный цикл очистки и стирки. [16]
    Было выдвинуто множество теорий, объясняющих разницу в массах прототипов. Одна теория утверждает, что относительное изменение массы между IPK и его копиями вовсе не является потерей, а просто состоит в том, что IPK получил меньше, чем копии. Эта теория начинается с наблюдения, что IPK уникально хранится под тремя вложенными друг в друга колпаками, тогда как шесть его родственных копий, хранящихся рядом с ним в хранилище, а также другие копии, разбросанные по всему миру, хранятся только под двумя. Эта теория также основана на двух других фактах: платина имеет сильное сродство к ртути и что сегодня ртути в атмосфере значительно больше, чем во времена производства ИПК и его копий. Сжигание угля является основным источником выбросов ртути в атмосферу, и как Дания, так и Германия имеют высокую долю угля в производстве электроэнергии. И наоборот, производство электроэнергии во Франции, где хранится ИПК, в основном атомное. Эта теория подтверждается тем фактом, что скорость массового расхождения (по отношению к IPK) датского прототипа K48 с тех пор, как он вступил во владение в 1949 году, особенно высока и составляет 78 мкг в столетие, в то время как у немецкого прототипа она была еще выше. 126 мкг/столетие с тех пор, как он завладел K55 в 1954 году. Однако другие данные для других реплик не подтверждают эту теорию. Эта теория поглощения ртути — лишь одна из многих, выдвинутых специалистами для объяснения относительного изменения массы. На сегодняшний день каждая теория либо оказалась неправдоподобной, либо недостаточно данных или технических средств, чтобы доказать или опровергнуть ее.
  6. ^ Среднее изменение массы первой партии реплик относительно ИПК за сто лет составляет +23,5   мкг со стандартным отклонением 30   мкг. Согласно Третьей периодической проверке национальных прототипов килограмма (1988–1992) , Г.   Жирар, Metrologia 31 (1994), стр.   323, табл.   3. Данные приведены для опытных образцов К1, К5, К6, К7, К8(41), К12, К16, К18, К20, К21, К24, К32, К34, К35, К36, К37, К38, К40; и исключает K2, K23 и K39, которые рассматриваются как выбросы. Это больший набор данных, чем показано на диаграмме вверху этого раздела, что соответствует рисунку   7 статьи   Жирара.  
  7. ^ Предполагая, что прошлая тенденция сохраняется, при этом среднее изменение массы первой партии реплик относительно ИПК за сто лет составило +23,5   σ 30   мкг.

Внешние ссылки [ править ]

Внешние изображения
значок изображения МБМВ: ИПК в трех вложенных колпаках
значок изображения NIST: K20, национальный прототип килограмма США, лежащий на панели флуоресцентного освещения ящика для яиц.
значок изображения BIPM: очистка паром прототипа массой 1 кг перед массовым сравнением
значок изображения МБМВ: IPK и шесть его дочерних копий в своем хранилище
значок изображения NIST: именно эти весы Rueprecht Balance , прецизионные весы австрийского производства, использовались NIST с 1945 по 1960 год.
значок изображения BIPM: весы с гибкой полоской FB‑2 , современные прецизионные весы BIPM со стандартным отклонением в одну десятимиллиардную килограмма (0,1   мкг).
значок изображения BIPM: весы Mettler HK1000 с   разрешением 1 мкг и   максимальной массой 4 кг. Также используется NIST и лабораторией первичных стандартов Sandia National Laboratories.

Видео [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=International_Prototype_of_the_Kilogram&oldid=1217555113"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e2a9ca514f6b5cef36c6856157957742__1712403360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e2/42/e2a9ca514f6b5cef36c6856157957742.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
International Prototype of the Kilogram - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)