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      1千克有多重?她即將被重新定義

      放大字體  縮小字體 發布日期:2021-08-30 18:14:20    作者:企資小編:玉兒姐    瀏覽次數:71
      導讀

      出品_科普我國制作_陳星監制_我國科學院計算機網絡信息中心11月16日,四年一度的第26屆國際計量大會將在巴黎凡爾賽宮舉行,屆時,數百名科學家將以精確穩定的物理常數重新定義"千克"。目前,1千克的定義就是"國際千

      出品_科普我國

      制作_陳星

      監制_我國科學院計算機網絡信息中心

      11月16日,四年一度的第26屆國際計量大會將在巴黎凡爾賽宮舉行,屆時,數百名科學家將以精確穩定的物理常數重新定義"千克"。

      目前,1千克的定義就是"國際千克原器的質量",這個原器存放在位于巴黎的國際計量局的保險柜里。千克是目前國際單位制基本單位中唯一仍使用實物進行定義的單位。其他的六個基本單位是米(長度),秒(時間),開爾文(溫度),安培(電流),摩爾(物質的量)和坎德拉(發光強度)。

      千克定義的演變史_從實物到基本物理常量

      千克最初的定義是4 ℃時一立方分米水的質量,這是1799年由法國科學家提出來的,并以這個標準制作了純鉑的千克原器作為1千克的國際標準。過了將近一個世紀,由于鉑銥合金更加穩定,1889年科學家們用鉑銥合金代替了純鉑的千克原器,然后這個千克原器一直被使用到現在。也就是說,我們使用的千克的定義一直是以國際千克原器這個實物為標準的。這樣的千克定義雖然簡單,但是卻存在一些根本性的困難。

      國際千克原器

      首先,通過長時間的觀察,人們發現,這個實物的保存并不容易。盡管保存條件幾乎無可挑剔,但是國際千克原器的質量還是會隨著時間的推移會發生微小的變化,這是一個問題。因為千克原器是千克定義的基準,她質量的改變意味著其他所有東西質量的改變。

      另外一個問題就是,為了避免對國際千克原器造成損傷,國際千克原器不能經常性使用,這就給不同實驗室對千克的測量帶來很大的不便。

      物理學中諸多的物理量都和千克有關,例如牛頓(力學單位),瓦特(功率單位),焦耳(能量單位)等,因此,千克原器任何輕微改變都會引起其他物理量定義的混亂。

      為了有效杜絕這種混亂,早在2005年,國際計量委員會(CIPM)就已經建議以基本物理常量為基礎,對千克進行重新定義。 在2010年國際計量委員會決定,以普朗克常數為基礎重新定義千克,之后2011年國際度量衡大會同意了該提議,并計劃在2018年正式實施。

      普朗克常數創始人馬克斯·普朗克

      普朗克常數_重新定義千克

      要用普朗克常數對千克進行重新定義,就需要對普朗克常數進行更為精確地測量,目前這一工作正在進行當中。普朗克常數的準確數值已經從6.626 070 040 x 10^-34 kg?m^2/s變為6.626069934 x 10^-34 kg?m^2/s,不確定度從0.000000081 × 10^?34提高到了0.000000013 × 10^?34。得到精確的普朗克常數之后,就可以使用瓦特天平來對質量進行精確地測量。

      那么為什么要用普朗克常數重新定義千克呢?原因如下_普朗克常數是物理學中最基本的常數之一,而且和她有關的量可以較為精確地測量,這也就意味著普朗克常數也能被精確地測量。

      瓦特天平是一套十分復雜的平衡系統

      普朗克常數的單位是m^2 kg / s,除了kg之外,其他長度(m)和時間(s)都有著很好的定義,且易于測量,因此選用普朗克常數來定義千克是一個比較好的選擇。而且新定義很容易被世界各地的實驗室重復,因為只要擁有一臺瓦特天平,根據普朗克常數將相應的儀器參數設置正確,那么得出的質量就是一千克,這將會大大方便不同實驗室對質量的精確測量和使用。

      當然,日常生活中使用的千克并不受影響,因為這樣的定義并沒有改變原有千克的大小,只是將千克的定義基礎改變了,使她變得更容易重復和使用,更加穩定。

       
      (文/企資小編:玉兒姐)
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