Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Najczystsze kule ponownie zdefiniują kilogram

Recommended Posts

Idealna sfera, która w przyszłym roku posłuży do zdefiniowania kilograma za pomocą stałej Plancka, okazała się najczystszym kawałkiem krzemu, jaki kiedykolwiek ludzkość uzyskała. Kilogram to jedyna jednostka bazująca na obiekcie fizycznym. Jego obecny wzorzec, wykonany z platyny i irydu, przechowywany jest we Francji.

Jednak z czasem może on tracić lub zyskiwać na masie, dlatego też postanowiono ponownie zdefiniować kilogram używając w tym celu stałej Plancka. Jednym ze sposobów, by to uczynić jest określenie stałej Avogarda, czyli liczby cząstek w konkretnej ilości danej substancji. Eksperci zdecydowali, że substancją tą będzie krzem i muszą policzyć liczbę atomów w sferze. By to jednak uczynić, potrzebują materiału wolnego od zanieczyszczeń. Dopiero wówczas można by określić, ile atomów krzemu mieści się w kilogramie. Stąd też pomysł wyprodukowania idealnych kul.

Było to prawdziwie międzynarodowe przedsięwzięcie. Najpierw w Rosji oczyszczano krzem w centryfugach używanych za czasów ZSRR do oczyszczania uranu. Wirówki oddzielały od siebie poszczególne izotopy krzemu, dzięki czemu uzyskano wyjątkowo czysty krzem-28. Z Rosji materiał trafił do niemieckiego narodowego instytutu metrologicznego, gdzie próbowano z niego utworzyć gigantyczny kryształ. Po sześciu próbach w końcu się udało. Kryształ przecięto na dwa 5-kilogramowe kawałki i dostarczono do CSIRO. Australijskie Centrum Optyki Precyzyjnej poprosiło o pomoc emerytowanego inżyniera Achima Leistnera, który przez kilkadziesiąt lat zajmował się tworzeniem precyzyjnych kul. Po zakończeniu pracy nad kulami krzemowymi Leistner stwierdził, że to jego najlepsze dzieła.

Precyzja prac rzeczywiście zadziwia. Średnica każdej z kul wynosi 93,75 milimetra, a ich waga odpowiada australijskiemu wzorcowi kilograma. Nierówności na powierzchni kul nie przekraczają 0,3 nanometra, a odchylenie od idealnej krzywizny wynosi 60-70 nanometrów. Leistner mówi, że gdyby kule powiększyć do wielkości Ziemi, to nierówności na jej powierzchni wynosiłyby 12-15 milimetrów, a odchylenie od idealnej krzywizny to 3-5 metrów.

Naukowcy z Narodowego Instytutu Badań Metrologicznych z Włoch i Australijskiego Organizacji Nauki i Technologii Nuklearnej sprawdzili kule pod kątem obecności w nich 65 zanieczyszczeń. Wykorzystano przy tym technikę neutronowej analizy aktywacyjnej. Polega ona na bombardowaniu próbki neutronami, przez co dochodzi do pojawienia się sztucznej promieniotwórczości obecnych w próbce pierwiastków. Jako, że każdy z promieniotwórczych elementów ma charakterystyczny dla siebie rozpad, badając ten rozpad można rozpoznać atomy wchodzące w skład próbki.

Okazało się, że kule  najbardziej są zanieczyszczone miedzią. Jest jej tam około 70 nanogramów na gram, co oznacza, że na 3 miliardy atomów krzemu znajduje się 1 atom miedzi. Poza miedzią znaleziono – w ilościach liczonych od pikogramów po femtogramy – chrom, kobalt, gal, arsen, brom, lantan, wolfram i złoto.

Po badaniach wyliczono zatem, że w każdym kilogramie badanego materiału znajduje się 0,7 mikrograma zanieczyszczeń. To zaś oznacza, że mamy tutaj do czynienia z najczystszym materiałem uzyskanym kiedykolwiek przez człowieka.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ostatecznie wykonano jednak kulę o masie 1 kg :)

To po co im do tego Planck i Avogadro?

 

 

określenie stałej Avogardo, czyli liczby cząstek w konkretnej ilości danej substancji

Ona już dawno została określona :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
To po co im do tego Planck i Avogadro?

Zgaduję, że związków odległości (tu mogą używać długości Plancka) w krysztale Si wyliczają ile atomów znajdzie się w kuli o promieniu r. Co się przydaje do ustalenia promienia dla jednego kilograma.

Mnie dziwi dlaczego upierają się przy kuli? W sumie może być dowolna bryła, w miarę regularna, skanowana i mierzona jakąś super interferometrią laserową, a potem polerowana aksamitem w celu zestrugania paru atomów.

W sumie chyba walec byłby łatwiejszy?

No i najważniejsze pytanie: o ile się odchylili od kilograma?  W źródle jest:

 

With all the impurities accounted for, 1kg of the material would weigh 0.7μg less than it should if every atom were silicon.

 

A ze względu na kształt?

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
Zgaduję, że związków odległości (tu mogą używać długości Plancka) w krysztale Si wyliczają ile atomów znajdzie się w kuli o promieniu r

Istotą jest kolejność :)

Bo jeśli mamy wzorzec masy 1 kg pod Paryżem i chcemy zrobić lepszy wzorzec od tego pierwszego to co zrobimy? :)

Wzorcem jest ten odważnik stary :) To jest 1 kg. Tylko na jego podstawie możemy zrobić kolejne kroki.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
To po co im do tego Planck i Avogadro?

 

Tez się zastanawiałem, a trzeba po prostu zajrzeć do en.wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/Avogadro_constant

nagłówek: International Avogadro Coordination 

 

 

 

Wzorcem jest ten odważnik stary To jest 1 kg. Tylko na jego podstawie możemy zrobić kolejne kroki.

E no nie. Mogę się umówić, że 1 kg to 1/150 tego co podniesie Pudzian. Albo mierzony w Paryżu ciężar wody która wypłynie ze zbiornika przez określony czas w standaryzowanych warunkach.

Tutaj się umawiam, że Na atomów wodoru waży 1 kg.  Przełożono to na krzem i powiedziano: kulka czystego krzemu o średnicy 93,75 mm

 

 

Na atomów wodoru waży 1 kg.

1.00g W tym sensie stary wzorzec tylko przez przypadek waży coś koło kilograma. 

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
E no nie. Mogę się umówić, że 1 kg to 1/150 tego co podniesie Pudzian

Kiedyś mogłeś. Dziś umowa już istnieje i musisz jej przestrzegać, czyli musisz się odnieść do wzorca w postaci tego słynnego walca.

 

 

nagłówek: International Avogadro Coordination

To już kiedyś było na kopalnii jeśli mnie pamięć nie myli.

Ale dalej obowiązuje kolejność.

1 krok (a nawet więcej niż jeden)  - idziemy pod Paryż i bierzemy wzór 1 kg :)

następne kroki możemy robić po tym

A następnym krokiem jest skorygowanie liczby Avogadro żeby pasowało :D

 

 

Tutaj się umawiam, że Na atomów wodoru waży 1 kg

No nie :)

Tutaj się umawiasz że zmieniasz Na na Na' :) i że kxNa' atomów krzemu ma masę 1 kg. Przy czym tam chodziło o 1 g wcześniej :)

Podsumowując:

skorygowano stałą Avogadro w oparciu o podparyski wzorzec kg tak żeby kulka krzemu o znanej (prawie) liczbie atomów miała masę jak najbliższą starego kg :D

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest Astro

 

 

To po co im do tego Planck i Avogadro?

 

By przeciętny Smith nie odczuł przedefiniowania układu SI. Z jaką dokładnością znamy prędkość światła w próżni? Z definicji metra to wzorzec, jest zatem absolutnie dokładna. :)

Ładnie opisane jest to np. poniżej:

https://en.wikipedia.org/wiki/Proposed_redefinition_of_SI_base_units


 

 

Mnie dziwi dlaczego upierają się przy kuli?

 

Też mi brakuje gwiazd i planet sześciennych… ;)


Ed.:

1 krok (a nawet więcej niż jeden) - idziemy pod Paryż i bierzemy wzór 1 kg :)

 

Dotychczas, od 1889 roku wzorzec wyjmowany był trzykrotnie: w roku 1939, 1946 i 1989

https://pl.wikipedia.org/wiki/Kilogram

 

Gdybyś nie widział, pojechać to sobie możesz, ale jak na taki wzorzec nakichasz albo paznokciem porysujesz, to kicha. :D


Ed. 2. Czyli już po wzorcu… Powinno być jednak piękniej. :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mi natomiast kula nie pasuje z jednego powodu. Nie zrobią idealnej kuli ze względu na strukturę sieci krystalicznej krzemu. Czemu nie oparli kształtu na płaszczyznach krystalograficznych?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Gdybyś nie widział, pojechać to sobie możesz, ale jak na taki wzorzec nakichasz albo paznokciem porysujesz, to kicha

Wiedział, wiedział. To że mają trochę kopii też wiedziałem. Niemniej muszą się na nim oprzeć. Pośrednio oczywiście poprzez kopie.

http://wiedzoholik.pl/kilogram-wkrotce-moze-wazyc-nieco-wiecej/

Tu jest nawet parę ciekawych informacji.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest Astro

 

 

Wiedział, wiedział. To że mają trochę kopii też wiedziałem.

 

To po co pchać się pod Paryż? Jesteśmy szczęśliwymi posiadaczami K51. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Co za bzdury. Więcej zmarnotrawionych pieniędzy, więcej straconych zasobów w imię głupoty. Gratulacje dla tempaków z uczelni wyższych. Przechodzicie sami siebie, podczas, gdy Świat umiera na Waszych oczach. Idiokracja...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest Astro

 

 

Przechodzicie sami siebie, podczas, gdy Świat umiera na Waszych oczach.

 

Bardziej winna jest niedokładność wyznaczenia stałej Plancka, czy stałej Avogadro?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...