1千克的質量國際標準中是如何規定的以及這個規定的演變過程

2021-08-11 15:16:29 字數 5593 閱讀 1371

1樓:卡門角了

最初規定在4℃時1立方分米純水的質量為1千克。後來用鉑銥合金(10%ir加90%pt)製成一個高度和直徑都是39毫米的圓柱體,在2023年國際計量大會上批准為國際千克原器。它現今儲存在巴黎的國際計量局總部,所有計量的測量都應溯源到該千克原器。

質量單位 古代質量單位和長度單位的情況相似,也有多種多樣的形式。例如:在波斯用卡拉薩(karasha)作質量的單位,約合0.

834千克,埃及用格德特(gedet),約合9.33克。 我國秦代度量衡制度中規定:

1石=4鈞,1鈞=30斤,1斤=16兩。與現代國際單位制比較,1斤約合0�256千克。 英制中以磅(pound),盎司(ounce),打蘭(dram),格令(grain)作單位:

1磅=16盎司=265打蘭=7000格令 不列顛帝國曾用純鉑製成磅原器,它是高約1.35英寸,直徑1.15英寸的純鉑圓柱體。

最初的千克質量單位是由18世紀末法國採用的長度單位米推匯出來的。1立方分米純水在最大密度(溫度約為4攝氏度)時的質量,就定為1千克。 2023年法國在製作鉑質米原器的同時,也製成了鉑質千克基準,儲存在巴黎檔案局裡。

後來發現這個基準並不準確地等於1立方分米最大密度純水的質量,而是等於1�000028立方分米。於是在2023年米制公約會議之後,也用含鉑90%、銥10%的合金製成千克原器,一共做了三個,經與巴黎檔案局儲存的鉑質千克原器比對,選定其中之一作為國際千克原器。這個國際千克原器被國際計量局的專家們非常仔細地儲存在特殊的地點,用三層玻璃罩好,最外一層玻璃罩裡抽成半真空,以防空氣和雜質進入。

隨後又複製了四十個鉑銥合金圓柱體,經過與國際千克原器比對後,分發給各會員國(包括一些已經不存在的國家,如荷屬東印度[即今印度尼西亞])作為國家基準,在第二次世界大戰前,擁有國際千克複製件曾是一個國家的無上榮耀。歷史上德國通過統一獲得了4個複製件,而沒收國際千克複製件也是對戰敗國的懲罰之一。跟米原器一樣,千克原器也要進行週期性的檢定,以確保質量基準的穩定可靠。

但是,在最近(2023年)的一次檢查中,相關人員發現有118年曆史、用鉑和銥混合鑄造的圓柱形鑄件——國際千克原器減輕了大約50毫克。沒有人能說出它的重量減輕的原因。雖然相關人員將這個千克原器小心地存放在巴黎附近的一個設施裡,但它的重量還是發生了改變。

國際質量和測量局的物理學家裡查德·戴維斯說,與眾多複製品的平均質量相比,這個標準砝碼輕了50微克。戴維斯說:「對於這個變化,我們尚未找出任何合理的原因。

還不能確定究竟是標準砝碼的材料質量變輕了,還是國家現行的通用砝碼變重了。」 鑑於以上原因,世界各地的科學家們將於11月齊聚法國巴黎,最終由來自世界各地的專業人士決定任何度量單位的變化。 佐治亞理工學院物理學分校的名譽退休教授羅納德·福克斯提議從今以後克(一千分之一千克)將被嚴格地定義成18×14074481個碳-12原子的重量。

至少有兩個重新定義千克的其他提議正在討論中。它們包括:1`用純矽原子球體取代鉑金和銥混合圓柱體;2`利用已知的「瓦特天平」裝置,並利用電磁能定義千克。

千克是最後一個通過人造物質,而不是基本物理屬性定義的重要標準。例如,2023年,代表一米的距離被定義成光在兩億九千九百七十九萬兩千四百五十八分之一秒內行駛的距離,從而取代了兩個點之間的距離的定義法。

2樓:匿名使用者

法國大革命後,由法國科學院制定。原計劃製作的是新頒佈的質量的主單位——克的標準器,但因為當時工藝和測量技術所限,故製作了質量是克的1000倍的標準器,即千克標準原器——這也是國際單位制中質量單位是千克而不是克的原因。最初的定義和長度單位有關;2023年規定:

1立方分米的純水在4℃時的質量 ,並用鉑銥合金製成原器,儲存在巴黎,後稱國際千克原器。2023年第3屆國際計量大會規定:千克是質量(而非重量)的單位,等於國際千克原器的質量。

千克用符號kg表示。千克力是工程技術中常用的計力單位,規定為國際千克原器在緯度45°的海平面上所受的重力。符號為kgf。

工程技術書中常把「力」字省略,因此易與質量單位混淆,故上世紀我國曾規定使用重力又稱重量,單位是千克力。

2023年04月,位於不倫瑞克的德國國家計量研究院的研究人員表示,他們將採用直徑10釐米(4英寸)的純矽體去界定比現在的千克質量定義更為標準的度量方法。目前,一個質量與千克最接近的鉑銥圓柱體,作為國際統一重量單位一直存放在法國巴黎郊外戒備森嚴的金庫內,但是由於消耗與磨損,它的質量正慢慢地減少,基本單位的準確性受到影響,誤差越來越大。

新的純矽體確實十分特殊,耗資200萬歐元(約合320萬美元)打造。純矽體合俄羅斯、澳大利亞和德國科學精英之力,用時五年製造,重量無限接近於一千克,是完美的球體,純度極高,99.99%的材料是一種稱為矽28的矽同位素。

德國不倫瑞克的科學家將從現在開始對純矽體實施數千次實驗,以測算製成它的矽原子數量。

國際質量和測量局製作的1 千克標準物是由什麼製成的?

3樓:匿名使用者

最初規定在4℃時1立方分米純水的質量為1千克。後來用鉑銥合金(10%ir加90%pt)製成一個高度和直徑都是39毫米的圓柱體,在2023年國際計量大會上批准為國際千克原器。它現今儲存在巴黎的國際計量局總部,所有計量的測量都應溯源到該千克原器。

質量單位

古代質量單位和長度單位的情況相似,也有多種多樣的形式。例如:在波斯用卡拉薩(karasha)作質量的單位,約合0.

834千克,埃及用格德特(gedet),約合9.33克。 我國秦代度量衡制度中規定:

1石=4鈞,1鈞=30斤,1斤=16兩。與現代國際單位制比較,1斤約合0�256千克。 英制中以磅(pound),盎司(ounce),打蘭(dram),格令(grain)作單位:

1磅=16盎司=265打蘭=7000格令

不列顛帝國曾用純鉑製成磅原器,它是高約1.35英寸,直徑1.15英寸的純鉑圓柱體。

最初的千克質量單位是由18世紀末法國採用的長度單位米推匯出來的。1立方分米純水在最大密度(溫度約為4攝氏度)時的質量,就定為1千克。

2023年法國在製作鉑質米原器的同時,也製成了鉑質千克基準,儲存在巴黎檔案局裡。

後來發現這個基準並不準確地等於1立方分米最大密度純水的質量,而是等於1�000028立方分米。於是在2023年米制公約會議之後,也用含鉑90%、銥10%的合金製成千克原器,一共做了三個,經與巴黎檔案局儲存的鉑質千克原器比對,選定其中之一作為國際千克原器。這個國際千克原器被國際計量局的專家們非常仔細地儲存在特殊的地點,用三層玻璃罩好,最外一層玻璃罩裡抽成半真空,以防空氣和雜質進入。

隨後又複製了四十個鉑銥合金圓柱體,經過與國際千克原器比對後,分發給各會員國(包括一些已經不存在的國家,如荷屬東印度[即今印度尼西亞])作為國家基準,在第二次世界大戰前,擁有國際千克複製件曾是一個國家的無上榮耀。歷史上德國通過統一獲得了4個複製件,而沒收國際千克複製件也是對戰敗國的懲罰之一。跟米原器一樣,千克原器也要進行週期性的檢定,以確保質量基準的穩定可靠。

但是,在最近(2023年)的一次檢查中,相關人員發現有118年曆史、用鉑和銥混合鑄造的圓柱形鑄件——國際千克原器減輕了大約50毫克。沒有人能說出它的重量減輕的原因。雖然相關人員將這個千克原器小心地存放在巴黎附近的一個設施裡,但它的重量還是發生了改變。

國際質量和測量局的物理學家裡查德·戴維斯說,與眾多複製品的平均質量相比,這個標準砝碼輕了50微克。戴維斯說:「對於這個變化,我們尚未找出任何合理的原因。

還不能確定究竟是標準砝碼的材料質量變輕了,還是國家現行的通用砝碼變重了。」

鑑於以上原因,世界各地的科學家們將於11月齊聚法國巴黎,最終由來自世界各地的專業人士決定任何度量單位的變化。 佐治亞理工學院物理學分校的名譽退休教授羅納德·福克斯提議從今以後克(一千分之一千克)將被嚴格地定義成18×14074481個碳-12原子的重量。至少有兩個重新定義千克的其他提議正在討論中。

它們包括:1`用純矽原子球體取代鉑金和銥混合圓柱體;2`利用已知的「瓦特天平」裝置,並利用電磁能定義千克。

千克是最後一個通過人造物質,而不是基本物理屬性定義的重要標準。例如,2023年,代表一米的距離被定義成光在兩億九千九百七十九萬兩千四百五十八分之一秒內行駛的距離,從而取代了兩個點之間的距離的定義法。

質量單位「千克」如何被新定義了?

4樓:夢色十年

1千克將定義為「對應普朗克常數為6.62607015×10^-34j·s時的質量單位」。其原理是將移動質量1千克物體所需機械力換算成可用普朗克常數表達的電磁力,再通過質能轉換公式算出質量。

2023年11月16日,第26屆國際計量大會(cgpm)經包括中國在內的各成員國表決,全票通過了關於「修訂國際單位制(si)」的1號決議。根據決議,千克、安培、開爾文和摩爾等4個si基本單位的定義將改由常數定義,於2023年5月20日起正式生效。

重新定義「千克」意味著科學技術的發展可使質量測量變得更科學、更合理、更精確。從科學行業的角度來看,質量測量在飛行器、汽車、化學制品、半導體材料、火箭配藥等領域中都起著至關重要的作用。

5樓:科普中國

普朗克常數:重新定義千克

原因如下:普朗克常數是物理學中最基本的常數之一,而且和它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。

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,且易於測量,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複,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引數設定正確,那麼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。

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2023年由法國科學家提出來的,並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,由於鉑銥合金更加穩定,2023年科學家們用鉑銥合金代替了純鉑的千克原器,然後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。

首先,通過長時間的觀察,人們發現,這個實物的儲存並不容易。儘管儲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,它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2023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2023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,之後2023年國際度量衡大會同意了該提議,並計劃在2023年正式實施。

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後,就可以使用瓦特天平來對質量進行精確地測量。

瓦特天平是一套十分複雜的平衡系統(****於網路)

當然,日常生活中使用的千克並不受影響,因為這樣的定義並沒有改變原有千克的大小,只是將千克的定義基礎改變了,使它變得更容易重複和使用,更加穩定。

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