2018 yilni metrologiyada taqdirli yil deb atash mumkin, chunki bu SI fizik miqdorlar birliklarining xalqaro tizimida haqiqiy texnologik inqilob davri. Bu asosiy jismoniy miqdorlarning ta'riflarini qayta ko'rib chiqish haqida. Supermarketdagi bir kilogramm kartoshka endi yangi usulda tortiladimi? C kartoshka bir xil bo'ladi. Yana nimadir oʻzgaradi.
SI tizimidan oldin
Ogʻirlik va oʻlchovlar boʻyicha umumiy meʼyorlar qadimgi zamonlarda zarur boʻlgan. Ammo o'lchovlarning umumiy qoidalari ilmiy-texnika taraqqiyotining paydo bo'lishi bilan ayniqsa zarur bo'ldi. Olimlar umumiy tilda gapirishlari kerak edi: bir oyog'i necha santimetr? Frantsiyada italyan tili bilan bir xil bo'lmagan santimetr nima?
Frantsiyani faxriy faxriy va tarixiy metrologik janglar gʻolibi deb atash mumkin. Aynan 1791 yilda Frantsiyada o'lchov tizimi rasman tasdiqlangan va ularningbirliklar va asosiy fizik miqdorlarning ta'riflari davlat hujjatlari sifatida tasvirlangan va tasdiqlangan.
Fransuzlar birinchi boʻlib fizik miqdorlarni tabiiy jismlarga bogʻlash kerakligini tushunishgan. Masalan, bir metr shimoldan janubga ekvator tomon meridian uzunligining 1/40 000 000 qismi sifatida tasvirlangan. Shunday qilib, u Yerning o'lchamiga bog'langan edi.
Bir gramm tabiat hodisalariga ham bogʻlangan: u nolga yaqin haroratda (muzning erishi) kub santimetrdagi suv massasi sifatida aniqlangan.
Ammo, ma'lum bo'lishicha, Yer umuman mukammal to'p emas va kubdagi suvda iflosliklar bo'lsa, turli xil xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin. Shu sababli, sayyoramizning turli qismlarida bu miqdorlarning o'lchamlari bir-biridan biroz farq qilgan.
19-asr boshlarida matematik Karl Gauss boshchiligidagi nemislar biznesga kirishdi. U santimetr-gram-sekund o'lchovlar tizimini yangilashni taklif qildi va shundan beri metrik birliklar dunyoga, fanga kirdi va xalqaro hamjamiyat tomonidan tan olindi, fizik kattaliklarning xalqaro birliklari tizimi shakllantirildi.
Meridian uzunligi va bir kub suv massasini Parijdagi O'lchovlar va O'lchovlar Byurosida saqlanadigan standartlarga almashtirish, metrikada ishtirok etuvchi mamlakatlarga nusxalarini tarqatish to'g'risida qaror qabul qilindi. konventsiya.
Kilogramm, masalan, platina va iridiy qotishmasidan yasalgan silindrga oʻxshardi, bu ham oxir-oqibat ideal yechimga aylanmadi.
Jismoniy miqdorlar birliklarining xalqaro tizimi SI 1960 yilda tuzilgan. Dastlab u oltitani o'z ichiga olganasosiy miqdorlar: metr va uzunlik, kilogramm va massa, soniyalarda vaqt, amperdagi oqim kuchi, kelvindagi termodinamik harorat va kandeladagi yorug'lik intensivligi. O'n yil o'tgach, ularga yana bittasi qo'shildi - mol bilan o'lchanadigan moddaning miqdori.
Xalqaro tizimning fizik miqdorlarining boshqa barcha oʻlchov birliklari asosiylarining hosilalari hisoblanishini, yaʼni ularni SI tizimining asosiy miqdorlari yordamida matematik tarzda hisoblash mumkinligini bilish zarur.
Standartlardan uzoqda
Jismoniy standartlar eng ishonchli oʻlchov tizimi boʻlmagan. Kilogramm standartining o'zi va uning mamlakatlar bo'yicha nusxalari vaqti-vaqti bilan bir-biri bilan taqqoslanadi. Kelishuvlar ushbu standartlarning massalaridagi o'zgarishlarni ko'rsatadi, bu turli sabablarga ko'ra yuzaga keladi: tekshirish paytida chang, stend bilan o'zaro ta'sir qilish yoki boshqa narsa. Olimlar bu noxush nuanslarni uzoq vaqt davomida payqashgan. Metrologiyada xalqaro tizimning fizik kattalik birliklari parametrlarini qayta ko'rib chiqish vaqti keldi.
Shuning uchun miqdorlarning ba'zi ta'riflari asta-sekin o'zgarib bordi: olimlar vaqt o'tishi bilan u yoki bu tarzda o'z parametrlarini o'zgartiradigan jismoniy standartlardan uzoqlashishga harakat qilishdi. Eng yaxshi usul - yorug'lik tezligi yoki atomlar tuzilishidagi o'zgarishlar kabi o'zgarmas xususiyatlar bo'yicha miqdorlarni olishdir.
SI tizimidagi inqilob arafasida
Jismoniy miqdorlar birliklarining xalqaro tizimidagi asosiy texnologik oʻzgarishlar Xalqaro vazn va oʻlchovlar byurosi aʼzolarining yillik konferentsiyada ovoz berish yoʻli bilan amalga oshiriladi. Agar tasdiqlansa, o'zgarishlar bir necha kundan keyin kuchga kiradioy.
Bularning barchasi tadqiqot va tajribalari oʻlchov va formulalarda eng yuqori aniqlikni talab qiladigan olimlar uchun juda muhim.
Yangi 2018-yilgi mos yozuvlar standartlari istalgan joyda, vaqt va miqyosda har qanday oʻlchovda eng yuqori aniqlik darajasiga erishishga yordam beradi. Va bularning barchasi hech qanday aniqlik yo'qotmasdan.
SI tizimidagi miqdorlarni qayta belgilash
Bu ishlaydigan ettita asosiy jismoniy miqdorning to'rttasiga tegishli. Quyidagi miqdorlarni birliklar bilan qayta belgilashga qaror qilindi:
- kilogramm (massa) ifodada Plank doimiysi birliklari yordamida;
- amper (oqim) zaryad oʻlchovi bilan;
- kelvin (termodinamik harorat) Boltsman doimiysi yordamida birlik ifodasi bilan;
- mol Avogadro doimiysi (modda miqdori).
Qolgan uchta miqdor uchun ta'riflarning matni o'zgartiriladi, lekin ularning mohiyati o'zgarishsiz qoladi:
- metr (uzunlik);
- soniya (vaqt);
- candela (yorugʻlik intensivligi).
Amp bilan oʻzgarishlar
Hozirgi kunda xalqaro SI tizimida fizik miqdorlar birligi sifatida amper nima degan savol 1946 yilda taklif qilingan. Ta'rif bu strukturaning barcha nuanslarini ko'rsatib, bir metr masofada joylashgan vakuumdagi ikkita o'tkazgich o'rtasidagi oqim kuchiga bog'langan. Noaniqlik va mashaqqatli o'lchov bugungi nuqtai nazardan ushbu ta'rifning ikkita asosiy xususiyatidir.
Yangi ta'rifda amper - ga teng elektr tokisekundiga belgilangan miqdordagi elektr zaryadlarining oqimi. Birlik elektron zaryadlarda ifodalangan.
Yangilangan amperni aniqlash uchun faqat bitta asbob kerak - elektronlarni harakatga keltira oladigan yagona elektronli nasos.
Yangi mol va kremniyning tozaligi 99,9998%
Molening eski ta'rifi massasi 0,012 kg bo'lgan uglerod izotopidagi atomlar soniga teng moddalar miqdori bilan bog'liq.
Yangi versiyada bu aniq belgilangan miqdordagi strukturaviy birliklar tarkibidagi moddaning miqdori. Bu birliklar Avogadro doimiysi yordamida ifodalangan.
Avogadro raqami bilan ham koʻp xavotirlar bor. Uni hisoblash uchun kremniy-28 sharini yaratishga qaror qilindi. Kremniyning bu izotopi o'zining mukammal kristall panjarasi bilan ajralib turadi. Shuning uchun, sharning diametrini o'lchaydigan lazer tizimi yordamida undagi atomlar sonini aniq hisoblash mumkin.
Albatta, kremniy-28 sferasi va hozirgi platina-iridiy qotishmasi o'rtasida tub farq yo'qligini ta'kidlash mumkin. Bu ham, boshqa moddalar ham vaqt o'tishi bilan atomlarini yo'qotadi. Yo'qotadi, to'g'ri. Ammo kremniy-28 ularni oldindan aytib bo'ladigan tezlikda yo'qotmoqda, shuning uchun havolaga har doim tuzatishlar kiritiladi.
Shar uchun eng sof kremniy-28 yaqinda AQShda olingan. Uning tozaligi 99,9998%.
Va endi Kelvin
Kelvin xalqaro tizimdagi fizik miqdor birliklaridan biri boʻlib, termodinamik harorat darajasini oʻlchash uchun ishlatiladi. "Eski usulda" 1/273, 16 ga tengsuvning uch nuqtasi haroratining qismlari. Suvning uch nuqtasi juda qiziq komponent hisoblanadi. Bu suv bir vaqtning o'zida uchta holatda bo'lgan harorat va bosim darajasidir - "bug ', muz va suv."
"Ikkala oyog'ida oqsoqlangan" ta'rifi quyidagi sababga ko'ra: kelvin qiymati birinchi navbatda nazariy jihatdan ma'lum bo'lgan izotop nisbati bo'lgan suv tarkibiga bog'liq. Ammo amalda bunday xususiyatlarga ega suv olishning iloji yo'q edi.
Yangi kelvin quyidagicha aniqlanadi: bir kelvin issiqlik energiyasining 1,4 × 10−23j ga o'zgarishiga teng. Birliklar Boltsman doimiysi yordamida ifodalanadi. Endi harorat darajasini gaz sferasidagi tovush tezligini aniqlash orqali oʻlchash mumkin.
Standartsiz kilogramm
Biz allaqachon bilamizki, Parijda iridiyli platina standarti mavjud boʻlib, u metrologiyada va jismoniy miqdorlar birliklari tizimida qoʻllanilganda qandaydir tarzda oʻz vaznini oʻzgartirgan.
Kilogrammning yangi ta'rifi: Bir kilogramm Plank doimiysi 6,63 × 10 ga bo'lingan −34 m2 · s−1.
Masani o'lchash endi "vatt" shkalalarida amalga oshirilishi mumkin. Ism sizni aldashiga yo'l qo'ymang, bular odatiy tarozilar emas, balki tarozining narigi tomonida yotgan buyumni ko'tarish uchun yetarli bo'lgan elektr quvvati.
Fizik kattaliklarning birliklari va ularning sistemasini bir butun sifatida qurish tamoyillarini o’zgartirish, eng avvalo, fanning nazariy sohalarida zarur. Yangilangan tizimdagi asosiy omillarendi tabiiy konstantalar.
Bu uzoq vaqt davomidagi sa'y-harakatlari fundamental fizika qonunlari asosida birliklarning ideal o'lchovlari va ta'riflarini topishga qaratilgan jiddiy olimlar xalqaro guruhining ko'p yillik faoliyatining mantiqiy xulosasi.
