Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 54
Что происходит? Нормальный коммент, а так заминусовали.
Первоначальный комментарий основан на меме «сферический XXX в вакууме» (из злого анекдота про физика, решившего абстрактную задачу вместо прикладной), так что, возможно, уточнение минусуют как излишнюю придирку. Я не минусовал, впрочем.
+ ошибка в слове «вакуум».
Вот что мне непонятно — почему бы не стандартизовать число Авогадро и объявить что вот такое число сферических атомов С-12 в вакууме имеют массу 12 граммов ровно. А как получить именно такое число атомов и именно С-12 — это уже дело техники. Потенциально воспроизводимо.
Потом, опять же, в кристалле у атомов есть энергия связи порядка 3-10 эВ, а это создает, хотя и небольшой, дефект массы. Причём на поверхности у атомов энергия связи другая, поэтому ещё и точная величина дефекта массы будет от геометрии образца зависеть. Поэтому и лучше брать массу атомов в вакууме без взаимодействия друг с другом.
Потом, опять же, в кристалле у атомов есть энергия связи порядка 3-10 эВ, а это создает, хотя и небольшой, дефект массы. Причём на поверхности у атомов энергия связи другая, поэтому ещё и точная величина дефекта массы будет от геометрии образца зависеть. Поэтому и лучше брать массу атомов в вакууме без взаимодействия друг с другом.
Проблема именно в том, чтобы получить «такое число атомов». Здесь берут идеальную кристаллическую решетку, и получают хорошие шансы посчитать атомы с нужной точностью, просто измерив объём образца. Точность им нужна примерно 10 ^(-8).
Проблема будет в оксидной плёнке на поверхности кристалла, и её придётся компенсировать, выбирая правильный радиус сферы.
Проблема будет в оксидной плёнке на поверхности кристалла, и её придётся компенсировать, выбирая правильный радиус сферы.
Они же вроде как не конкретное число атомов получить хотят, а именно число Авогадро прецизионно вычислить. Ну и потом уже определение килограмма подправить. Вот экспериментальное определение числа Авогадро по ненадёжному эталону лишним шагом для меня выглядит.
Они хотят получить стабильное число атомов. Воспроизводимое без эталона массы — только по метру, секунде и сверхчистому кремнию. Если получится, то можно будет в SI ввести и число Авогадро, и атомную массу кремния-28, и инструкцию по изготовлению шарика (с указанием точного диаметра) — и в дальнейшем пользоваться ими. А до того в этом нет особого смысла: вдруг окажется, что правильная технология построения эталона будет совсем другой?
Им бы два шарика разных размеров сделать хотя бы, по-хорошему. Проверить, что масса в зависимости от диаметра растёт как куб с необходимой точностью. Тогда можно просто вводить описание технологии с диаметром «как получится, измерите сами». А то второй точно такой же шар сделать — это ж ещё сложнее, чем первый отполировать.
В прошлой попытке, насколько я помню, сделали 6 шаров в разных местах, но в одном из них (японском?) недосчитались слишком большой доли атомов. И тогда решили, что технология ещё не готова, и от эталона отказываться рано.
Я прочитал-таки ссылки, теперь стало понятно, почему всё-таки нельзя просто так взять и определить число Авогадро, хотя с метром и секундой нормально разобрались.
Дело в согласованности старого и нового определений. На момент переопределения метра длину эталона могли определить с точностью до 8 знаков, а частоту атомных переходов — уже точнее. Поэтому переопределили секунду так, чтобы новое определение в пределах погрешности согласовалось со старым (т.е. цифры в справочниках менять не пришлось), потом переопределили метр — с гарантией согласованности.
А вот массу эталона могут пока что измерить точнее, чем число Авогадро или постоянную Планка — поэтому надо сначала недостающие значащие цифры в двух последних определить, а потом всё согласованно закреплять в уставе.
Дело в согласованности старого и нового определений. На момент переопределения метра длину эталона могли определить с точностью до 8 знаков, а частоту атомных переходов — уже точнее. Поэтому переопределили секунду так, чтобы новое определение в пределах погрешности согласовалось со старым (т.е. цифры в справочниках менять не пришлось), потом переопределили метр — с гарантией согласованности.
А вот массу эталона могут пока что измерить точнее, чем число Авогадро или постоянную Планка — поэтому надо сначала недостающие значащие цифры в двух последних определить, а потом всё согласованно закреплять в уставе.
Всё же интересно, почему именно кремниевый шар… Ведь если попытаться получить второй подобный эталонный шар — то наверняка он будет сильно отличаться из-за сложности производства.
Почему бы не взять что-то более простое? Например, если метр хорошо стандартизован — почему бы не взять за эталон килограмма, скажем, ёмкость с дистиллированной водой определённой размерности? Или любое другое вещество, которое хорошо воспроизводится в тех же габаритах в любой точке мира.
Почему бы не взять что-то более простое? Например, если метр хорошо стандартизован — почему бы не взять за эталон килограмма, скажем, ёмкость с дистиллированной водой определённой размерности? Или любое другое вещество, которое хорошо воспроизводится в тех же габаритах в любой точке мира.
Почему бы не использовать воду? Плотность при 4С 1г/см^3. Берем куб воды 10х10х10см (метр мы получить можем, как ясно из статьи), и взвешиваем при 4 градусах и атмосферном давлении — вот вам и килограмм.
Вода состоит из водорода и кислорода. У каждого из них — по три стабильных изотопа.
Что дает 9 вариантов молекул воды. Получить из этой «каши» сверхчистую воду — та еще задача. Это мы еще не учитываем неустойчивые изотопы.
А ещё вода — это прекрасный растворитель, в котором и атмосферные газы, и микродозы материала сосуда.
Как раз кремниевый шар — это тот предмет, который научились повторять с наибольшей точностью.
Точнее, зачем вообще нужен этот кремниевый шарик, если давно можно было волевым решением ввести точное значение числа Авогадро и обойтись без шарика?
И, кстати, я не верю, что у них после механической обработки получился прямо вот такой уж бездефектный кристалл. Да ещё и хранится на воздухе. Ужас.
И, кстати, я не верю, что у них после механической обработки получился прямо вот такой уж бездефектный кристалл. Да ещё и хранится на воздухе. Ужас.
Ну, стандартизировали его. Сделали равным 6.02214129*10^23 (или 6.02214162*10^23, или 6.02214179*10^23 — три разных константы из статьи про килограмм). Как вы в реальных условиях и при сегодняшнем уровне технологии отсчитаете такое количество атомов? Кремниевый шарик, судя по всему — наиболее реалистичный на сегодня вариант.
Вы правы и ошибаетесь одновременно. Ваше предложение сводится к тому, что за единицу массы взять массу одного атома. Именно это и хотят сделать авторы проекта. Но есть проблема: такой мерой веса не умеют пользоваться. Но это очень мелкая величина, которой трудно пользоваться, когда надо взвесить, скажем, урановую чушку. Чтобы её взвесить, надо сравнить её массу с массой достаточно тяжелого эталонного объекта.
Цель проекта — создать тяжелый объект, количество атомов в котором известно с достаточной точностью. Тогда его массу можно выразить через массу одного атома.
Цель проекта — создать тяжелый объект, количество атомов в котором известно с достаточной точностью. Тогда его массу можно выразить через массу одного атома.
Я сейчас глупость спрошу, но всё же — а зачем нужен эталон килограмма? Ну то есть, почему в граммах не вычислять? Проблему вычисления количества атомов это, наверное, не очень решает, но выращивание того же кристалла кремния облегчило бы, мне кажется, изрядно…
Видимо, потому что килограмм — базовая единица массы в системе СИ.
Отвечаю поздновато.
Проект Авогадро ставит своей целью определение числа Авогадро дли избавления от необходимости эталонов для определения килограмма.
Тогда килограмм будет:
> 1000/12 * Avogadro's number of Carbon-12 atoms
Но нельзя просто так взять и сказать что у нас число авогадро «такое-то». Это число нужно подобрать так, что бы «новый» килограмм не отличался от текущего. Поэтому сделали сферу, где можно достаточно точно определить количество атомов, потом её сравнят с нынешним эталонным килограммом, получат вес сферы в этих килограммах и количество атомов. Имея эти две величины определят чесло Авогадро. На самом деле они всего-то хотят узнать несколько недостающих цифр — «одну или несколько которые заменят x в следующем числе»:
6,02214X·10²³
Проект Авогадро ставит своей целью определение числа Авогадро дли избавления от необходимости эталонов для определения килограмма.
Тогда килограмм будет:
> 1000/12 * Avogadro's number of Carbon-12 atoms
Но нельзя просто так взять и сказать что у нас число авогадро «такое-то». Это число нужно подобрать так, что бы «новый» килограмм не отличался от текущего. Поэтому сделали сферу, где можно достаточно точно определить количество атомов, потом её сравнят с нынешним эталонным килограммом, получат вес сферы в этих килограммах и количество атомов. Имея эти две величины определят чесло Авогадро. На самом деле они всего-то хотят узнать несколько недостающих цифр — «одну или несколько которые заменят x в следующем числе»:
6,02214X·10²³
«По никому неизвестным причинам» — он диффундирует, излучает, поддается механическим воздействиям, так что причины известны, не известно лишь что именно из этого играет решающую роль.
На тему метрологии есть хорошая серия «Измерения» научно-популярных фильмов от BBC, там популярно рассказана история измерений и проблем с ними связанными. Посмотрев, я внезапно понял, что мерить радиус земли с помощью корабля линейки и часов — это не прогрессивно, а транспортир — наше всё.
На тему метрологии есть хорошая серия «Измерения» научно-популярных фильмов от BBC, там популярно рассказана история измерений и проблем с ними связанными. Посмотрев, я внезапно понял, что мерить радиус земли с помощью корабля линейки и часов — это не прогрессивно, а транспортир — наше всё.
Эталон секунды завязан не на полураспад, а на частоту излучения, ЕМНИП. Полураспад — в любом случае вероятностный процесс
Почему бы не использовать воду? Плотность при 4С 1г/см^3. Берем куб воды 10х10х10см (метр мы получить можем, как ясно из статьи), и взвешиваем при 4 градусах и атмосферном давлении — вот вам и килограмм.
Вариант хороший, но возможно проблема с испрарением/насыщенным паром будет.
Единица давления, к сожалению, завязана на этот злосчастный килограмм. Если с водой — то если только через плотность в тройной точке определять.
А как так получилось, что килограмм _по определению_ был введён, как масса определенного объема воды, а сейчас оказывается что этот объем воды весит на 25 миллиграмм меньше?
Вот сейчас они когда этот шар строили, они с чем его массу сравнивали, чтобы убедиться что он весит ровно килограмм? С водой? Или же ездили в Париж чтобы сравнить с эталоном из Палаты Мер и Весов?
Вот сейчас они когда этот шар строили, они с чем его массу сравнивали, чтобы убедиться что он весит ровно килограмм? С водой? Или же ездили в Париж чтобы сравнить с эталоном из Палаты Мер и Весов?
Моя версия по поводу несоответствия веса такая: когда отлили платиновый эталон килограмма в 1799, он соответствовал плотности воды. Потом за сотню лет набрал 25 мг, а так как по нему уже всё было откалибровано, новый эталон уже сделали так, чтобы согласовывался со старым, а не с оригинальным определением. Или вообще всё прозаичнее — ещё в 1799 не смогли нормальный эталон сделать, он сразу на 25 мг тяжелее нужного был.
Про национальные эталоны там в видео показано — вместе с основным эталоном, который хранится в Париже, сделали ещё 40 копий и разослали по миру. Австралии тоже досталась. Ну а национальные метрологические организации обычно ещё для удобства свои собственные копии снимают, но это уже личное дело каждой страны, конечно.
Тут, скорее всего, сверялись с главным австралийским эталоном, нужна же максимальная прецизионность.
Про национальные эталоны там в видео показано — вместе с основным эталоном, который хранится в Париже, сделали ещё 40 копий и разослали по миру. Австралии тоже досталась. Ну а национальные метрологические организации обычно ещё для удобства свои собственные копии снимают, но это уже личное дело каждой страны, конечно.
Тут, скорее всего, сверялись с главным австралийским эталоном, нужна же максимальная прецизионность.
А где можно почитать о том, что вы написали: «По никому неизвестным причинам, и вопреки всевозможным предосторожностям, масса эталонного цилиндра со временем изменяется.»? Очень любопытный факт
В английской Вики про это написано довольно много.
У такой сферы тоже есть минус — ее можно сломать, или потерять…
сейчас на видео посмотрел, как вращают это шарик — как будто бы рука вращается вокруг него, а он остаётся не подвижным, интересная иллюзия
Пытаюсь вот понять, будет ли при взвешивании эталонов в разных странах играть роль то что ускорение свободного падения величина нифига не постоянная, от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах. Т.е. килограмм-то понятно, масса, но при взвешивании меряют же вес. Или как вообще такое «эталонное» взвешивание происходит?
Есть много разных способов взвешивать. Можно использовать классические весы — качельки с гирьками. Им все равно, какое ускорение свободного падения, главное, чтобы хоть какая-то гравитация была. А все потому, что эталонные гирьки будут находиться в тех же условиях, что измеряемый объект.
А есть, например, весы для космонавтов. Они основаны на измерении периода пружинного маятника, поэтому могут работать и в невесомости.
А есть, например, весы для космонавтов. Они основаны на измерении периода пружинного маятника, поэтому могут работать и в невесомости.
Она ещё и на месте на планете зависит. Есть под ногами несметные залежи руды, то погрешность уже видна на точных весах.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
«Самый круглый в мире объект» может стать новой мерой килограмма