您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识
一千克等于多少斤(电子秤怎么看多少斤)
普朗克,常数,定义一千克等于多少斤(电子秤怎么看多少斤)
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
这周五在巴黎有个重要会议-第26届国际计量大会 (法语:Conférence générale des poids et mesures,简称CGPM)要召开。
会议的一个主要议题是改变千克的定义。读到这儿,咱们先来做个选择题:
咋样,您觉得哪个是正确答案?
自1889年以来,千克的世界标准是International Prototype of the Kilogram-千克的国际原型 (IPK),这是一种由铂和铱制成的圆柱体(直径和高度约为39毫米,由90%铂和10%铱合金制成),
当然不是这个破砝码了!
这才是千克的真身IPK(有时被称为“Le Grand K”,大K),套在三层罩子里,储存在 法国 Bureau International des Poids et Mesures(国际计量局)。
际计量局简介
BIPM始建于1875年5月20日,由17国签署的《米制公约》所设立。目前《米制公约》共有51个会员国 (我国于1977年加入)。该组织总部位在法国巴黎近郊的塞夫尔,其土地享有治外法权,也就是国际公共区域,不受法国法律制约,和联合国办事机构一个路数。BIPM是为维护国际单位制(SI制)所设立的3个组织中的1个。其宗旨为“确保国际度量衡标准根据米制公约施行”。换句话说就是BIPM负责维护国际单位制的准确、校对和全球统一化。
知识点又来了,国际单位制有几个基础单位?
单位名称 单位符号 物理量
米 m 长度
千克 kg 质量
秒 s 时间
安培 A 电流
开尔文 K 热力学温度
摩尔 mol 物质的量
坎德拉 cd 发光强度
对于大多数人来说,比较熟悉的是前三个,K和mol中学学过,最后这个cd基本没听说过了。
上面这张基本单位关系图很重要,可以看到,目前千克是确定坎德拉,摩尔和安培的基础,限于篇幅,此处就不展开解释了,读者只需记住由于这个关系,如果千克的定义改变了,那势必影响其它三个相关基础单位,这张关系图势必须重画。
接下来聊聊这个IPK。相对于其它五个基础单位,单凭直觉,似乎很容易想到如何定义千克还有米,不就是做一个恒重的东西把它定义为1千克,相同思路做一个特定长度的尺子把它定义为一米嘛。然而进一步思考,这个恒重到底有多重?是合一袋沙子还是一包金子?这袋子又该多大?包又该多深?沙子要不要筛一筛?金子要不要熔一熔?显然沙子金子不是好的原料,那么水呢?如果把水整得特干净,哇哈哈、农夫山泉还有点甜那样的,再把温度控制好,防止热胀冷缩,应该可以是很好均值材料了吧?且慢,温度?这不也是个基础单位吗?咋控制啊?这个嘛。。。水不是可以结冰嘛,冰点应该可以控制吧。行了,差不多了,最后一个关键问题,拿什么家伙事儿盛这恰到好处的1千克水呢?要解决这个问题就绕不开解决另一个关键问题:确定一米的长度。鉴于确定一米长度的故事太长,笔者决定单开一篇,叫《七年之痒量一米》。。。不对不对,应该是《七年之旅量一米》。
有书为证啊,呵呵。
O.K,水有了,温度定了,尺寸也量好了,那么这1千克就是:冰点温度下体积为一立方分米的纯水的重量(质量)。恭喜你,你已经达到1793年科学家的水平了。很显然,上过中学的读者都知道这里面温度的控制太粗糙了,所以在1799年,温度被调整到4摄氏度。
科学家总是一群喜欢较真儿不嫌麻烦闲不下来的人。全新千克的定义随着一米的定义确定后,科学家趁热打铁开始制造更结实稳定方便的基础单位,毕竟一立方分米的小水块不如一块高纯度金属好保存。1795年一个由纯铂材料制成的一千克原型被制造出来,史称Kilogram of the Archives。
然而这个充当一千克标准的圆柱不久被证明是个“次品”, 它实际等同于标准状态下1.000028 立方分米的纯水,所以如果以它为标准,那么所谓一吨的货实际质量是一吨零28克。不完美啊!
这个问题一直延续了近90年,直到1879年英国的一家金属铸造公司Johnson Matthey (庄信万丰)采取新的方案,制作了三个直径和高度约为39毫米,含90%铂和10%铱合金的圆柱体,即千克原器,分别命名为KI, KII 和 KIII。稍后的测试中KIII脱颖而出,在1889年第一届国际计量大会被正式确定为世界上第一个也是唯一的IPK,同时千克的定义也修改为“IPK的质量”。
恭喜KIII成功加冕
实际上铸造公司Johnson Matthey在1884年还制作了40件千克原器 (以及30件米原器),BIPM选择保留了其中的6个,将其它34个发给了米制公约的成员国。鉴于这些千克原器很金贵,大伙儿决定没事儿不捣腾,好好保管,每隔40年送回BIPM和IPK校验一次以确保它们仍然保持一千克的质量。随着国际单位制的推广和米制公约国成员的增加,更多千克原器被制作和分发,而且为了确保安全,很多国家都会保存多个。比如我国的国家千克基准是1965年由BIPM检定、编号为60的千克原器,但我国还保存了编号64。美国在计量方面最别扭,成天儿的磅啊加仑啊守着英国的老古董,人家英国自己在1995年都放弃了!但就是这么个顽固的家伙,手里却握着5个千克原器,是除了法国以外持有千克原器最多的国家。
然而问题还远远没有解决,前面提到各成员国的千克原器每40年都要”回娘家省亲”,沐浴更衣,称量体重,确保它们的准确性。这是一项极其繁琐复杂的工作。
上图显示的是一些千克原器在1948年和1989年两次校对的结果,可以看到大部分千克原器“体重”都略有增加,但有些千克原器比如K4,因为是经常使用的检测标准,所以磨损比较大,记录显示在110年间,它相对于IPK“减重”41微克。BIPM对于自己保存的IPK和六个官方副本也一直密切监控,分别在1946,1991以及2014年对他们进行了清洗校验。尤其2014年这次,其目的主要是响应改变千克定义的建议,证明这种实物存储的方法不是一种精确可靠的的标准。
The M-one vacuum mass comparator from METTLER TOLEDO-质量比较仪,用于2014的校验。
下图中显示的是和IPK相比较,六个官方副本的质量偏差走势。
可以看出每个副本质量是在不断变化的,
上图是BIPM做的另一个实验:检测在清洗官方副本和IPK之后的十个月内质量的波动。可以看到IPK也没能幸免。
总之根据以上实验数据得出结论,世界范围的原型已经缓慢但无可避免地各自改变着质量。同样清楚的是,与官方副本相比,IPK的质量在上个世纪可能减少了50微克或更多。物理学家们无法提出合理的机制来解释这种漂移的原因,无论是IPK质量的稳定下降,还是分散在全世界的千克原器质量的增加。现行的千克计量法实在落后,和时代进步发展严重脱节,需要被淘汰。