Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Przedstawiciele 60 krajów zdecydowali o zmianie definicji Międzynarodowego Układu Jednostek Miar. Zmienią się obowiązujące definicje kilograma, ampera, kelwina i mola.

Podczas spotkania w Wersalu zdecydowano, że wszystkie jednostki SI zostaną zdefiniowane w odniesieniu do stałych opisujących naturę. Ma to zapewnić, że system SI pozostanie stabilny i pozwolić na zaimplementowanie nowych definicji w nowych technologiach, w tym w technologiach kwantowych.

Zmiany, które zaczną obowiązywać od 20 maja 2019 roku położą kres definiowaniu jednostek miar za pomocą obiektów fizycznych.

I tak obowiązująca od ponad 130 lat definicja kilograma, którego wzorzec jest przechowywany we Francji, przestanie obowiązywać i zostanie stworzona definicja oparta o stałą Plancka. Ma to i ten praktyczny wymiar, że przy obecnie obowiązującej definicji jedynym sposobem na sprawdzenie, czy używany kilogram jest z nią zgodny, jest porównanie go do fizycznego wzorca. Stałą Plancka może wykorzystywać zaś zawsze i wszędzie.

Przedefiniowanie Układu SI to krok milowy postępu naukowego. Użycie podstawowych stałych obecnych w naturze jako punktów wyjścia do określania np. masy czy czasu, oznacza, że zyskujemy stabilne fundamenty, na których możemy budować wiedzę, tworzyć nowe technologie i mierzyć się z wielkimi wyzwaniami, mówi Martin Milton, dyrektor Międzynarodowego Biura Miar i Wag.

W związku z podjętą decyzją zmianie ulegną definicje kilograma, ampera, kelwina i mola oraz wszystkie wywodzące się z nich definicje, takie jak definicja dżula, wolta czy oma.

I tak kilogram zostanie zdefiniowany przy użyciu stałej Plancka. Do stworzenia definicji ampera posłuży ładunek elektryczny elementarny, za pomocą stałej Bolzmanna będzie definiowany kelwin, a przy definicji mola specjaliści wykorzystają stałą Avogadra.

Oczywiście zmiana definicji nie oznacza, że zmienią się same wielkości. Kilogram nadal będzie kilogramem. Jednak kilogram, amper, kelwin i mol dołączą do pozostałych jednostek SI – metra, sekundy i kandeli – które już teraz są definiowane za pomocą niezmiennych stałych.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Zmiany, które zaczną obowiązywać od 20 maja 2019 roku położą kres definiowaniu obiektów fizycznych za pomocą jednostek miar.

Czy nie powinno być: "...położą kres definiowaniu jednostek miar za pomocą obiektów fizycznych." ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale ogólnie z artykułów z poprzedniego roku wychodzi że to trochę oszustwo. Nawet bardziej niż trochę:
https://www.rp.pl/Nauka/306269862-Kilogram-krzemowej-kuli--nowy-wzorzec-wagi.html

Cytat

Do policzenia ilości cząstek w krzemowej kuli potrzebny jest wyjątkowo czysty materiał. Dopiero wówczas będzie można określić, ile atomów krzemu mieści się w kilogramie.

Krzemowa kula to z pewnością obiekt fizyczny. A definiowanie przy pomocy ilości cząstek :) owszem, udoskonala metodę, ale dalej w zasadzie jesteśmy w punkcie wyjścia. Dalej trzeba wykonać wzorzec fizyczny.
Ktoś myślący zadałby pytanie. Co wspólnego z kulą krzemu ma stała Plancka. :)
Ano coś tam ma, bo ta kula będzie ważona. No ale jakby ją tu zważyć. No i ktoś sobie wymyślił że elektromagnesem. A elektromagnes będzie równoważył siłę grawitacji poprzez przepływ prądu w cewce, przez którą to z kolei będzie przepływał prąd wykorzystując zjawisko Josephsona. A tam już prąd ma charakter dyskretny o wartościach powiązanych z ładunkiem elektrycznym i stałą Plancka właśnie.

Heh, moim zdaniem tak długo to wprowadzali bo to kijowa metoda. Ale lepsza niż obecny kg który się cały czas degraduje.
A jak kula będzie ważona to w zasadzie ten kg będzie musiał jeszcze uwzględniać pole grawitacyjne. Czyli w sumie waga do ważenia.

No ale jedno będzie mniej więcej wiadomo: kg to x atomów krzemu :D Niezależnie od tego że chyba przyznacie że taka definicja jest mało praktyczna :)

Edited by thikim
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dlaczego oszustwo? Przecież po dokonaniu wyznaczenia nowej definicji z pomocą tej kuli będzie ją można wyrzucić. Już nie będzie potrzeba tak jak obecny wzorzec kilograma. Teraz każdy na świecie będzie mógł zbudować urządzenie pomiarowe i wykorzystać je do odtworzenia kilograma z wymaganą dokładnością.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dokonując ważenia? :) Czy liczenia?

Bo jak ważenia to zmienia się g. A jak liczenia to nie jest łatwo przy załóżmy 38732874632874632876432 atomie się nie pomylić :) No i to trochę trudne jest, równie nudne zresztą co trudne.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przy oparciu się o liczność materii - wzorcem jest atom załóżmy krzemu. Czy ma stałą masę? Cóż dyskusyjne. Ale statystycznie w określonej temperaturze i warunkach ma w miarę stałą.
Przy oparciu się o ważenie problemem jest g. Zaleta jest taka że w miarę dokładnie daje się zmierzyć.

http://uranos.cto.us.edu.pl/~gluza/kg.pdf

BTW. Tam jest jedno fajne zdanie o błędzie rzędu 1 miligram na 1 kg :D

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, thikim napisał:

A elektromagnes będzie równoważył siłę grawitacji poprzez przepływ prądu w cewce, przez którą to z kolei będzie przepływał prąd wykorzystując zjawisko Josephsona. A tam już prąd ma charakter dyskretny o wartościach powiązanych z ładunkiem elektrycznym i stałą Plancka właśnie.

Heh, moim zdaniem tak długo to wprowadzali bo to kijowa metoda. Ale lepsza niż obecny kg który się cały czas degraduje.

Fakt. Metoda przekombinowana. Musiałem filmik na yt oglądać dwa razy, żeby to zrozumieć, a i tak mam wątpliwości. Mamy dobrą defincję niutona, metra, sekundy, stąd niedaleko do kilograma?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Masa jest miarą bezwładności. Bezwładność określa ile siły (niutonów) musisz włożyć żeby zmienić prędkość ciała. To dość kłopotliwy pomiar gdy trzeba rzucić mierzonym przedmiotem. To by się dało jeszcze zrobić na zasadzie wprowadzania w drganie. Ale jak przypuszczam ciężko się mierzy dokładnie siły dla drgających ciał.
Aczkolwiek w mikroświecie tak się właśnie robi, tzn. nie dla drgających tylko poprzez określenie bezwładności.

Wyobraź sobie coś takiego: rzucasz z całej siły (F=const.) mierzony przedmiot i mierzysz odległość na jaką poleciał. Proste i definicyjne - tylko mało dokładne :) mimo że samą odległość możemy zmierzyć całkiem nieźle, ale nie w przypadku rzutu. Wynik pomiaru zniekształcają mocno: kształt, sprężystość i plastyczność ręki.
Jak przedmiot ma masę 10 kg to  raczej daleko nie rzucisz. 1 kg dalej rzucisz. 100 g może i nawet dalej. Ale jak mniej to już powietrze przeszkodzi :)
No i pomiar siły jest pomiarem w zasadzie prowadzącym nas do tej znanej od dawna wagi.

Masa to także miara ilości materii. Stąd możemy bazować na stałej Avogadro ale liczenie atomów w ilościach biliardowych dla 1 kg jest dość kłopotliwe.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

No ale chwila. Przecież wystarczy metoda pozwalająca wyznaczyć masę obecnego wzorca, za pomocą stałych fizycznych, ze skończoną dokładnością. Taką jaką uznano za wystarczającą. Jasne że nie policzono puki co atomów co do jednego. Policzono najdokładniej jak potrafimy. W praktyce nowy kilogram będzie odrobinę inny. Mimo tego jak dziwnie to brzmi, obecnie nie wiemy ile dokładnie waży kilogram. Teraz już będziemy wiedzieli, po prostu to ustalimy ;) 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie chodzi o to by istniała idealna metoda pomiaru ów kilograma. Ważne by była definicja, a potem będzie można w nieskończoność poprawiać jakość pomiaru. I każdy dysponujący odpowiednim zapleczem będzie mógł to zrobić bez odwoływania się do wzorców.

A sam wzorzec będzie istniał dla jednostek naukowych, które nie są w stanie dokonać takich pomiarów, więc wolą dokonać porównania. No i ładnie wygląda na wystawie, którą będą odwiedzać płacący za to turyści :D

Edited by pogo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dokładnie. W dodatku wzorców do porównań będzie można tworzyć dowolną ilość, gdziekolwiek na świecie. Wystarczy posiadać odpowiedni sprzęt i nie trzeba się będzie wybierać się do Francji żeby sobie porównać. W dodatku zniknie ta kłopotliwa i niezręczna kwestia, jedynego i prawdziwego kawałka metalu. Wzorce jeśli będą potrzebne będziemy mogli zastępować w dowolnej chwili nowymi, coraz dokładniejszymi wersjami.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Do ISS trzeba będzie dodać moduł w którym będzie można kalibrować kilograma :P

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 godzin temu, gooostaw napisał:

Przecież wystarczy metoda pozwalająca wyznaczyć masę obecnego wzorca, za pomocą stałych fizycznych, ze skończoną dokładnością.

A g to stała fizyczna czy nie? :)
 

Cytat

Ważne by była definicja

To jaka jest ta definicja? :) Bo może przeoczyłem... :D

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, thikim napisał:

A g to stała fizyczna czy nie? :)

No tak, ale przecież wiadomo że potrzebna jest jakaś stała uniwersalna. Teraz do kilograma wykorzystano stałą Plancka i na niej opiera się nowa definicja. Dzięki temu stała Plancka też została wyznaczona dokładnie, bez żadnego błędu.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 godzin temu, gooostaw napisał:

Dzięki temu stała Plancka też została wyznaczona dokładnie, bez żadnego błędu.

 

W metrologii każdy pomiar obarczony jest zawsze jakąś niepewnością. Stała Plancka została zmierzona tak precyzyjnie, jak się to dało i przyjmujemy (jako definicję właśnie), że dokładnie ma taką wartość. Nie znamy jednak jej "dokładnej wartości". Wcześniej stało się tak z prędkością światła (zastosowaną do wzorca metra). Na razie ta dokładność i spójność systemu jednostek powinna nam wystarczyć.

Share this post


Link to post
Share on other sites
22 minuty temu, Szedar napisał:

W metrologii każdy pomiar obarczony jest zawsze jakąś niepewnością. Stała Plancka została zmierzona tak precyzyjnie, jak się to dało i przyjmujemy (jako definicję właśnie), że dokładnie ma taką wartość. Nie znamy jednak jej "dokładnej wartości". Wcześniej stało się tak z prędkością światła (zastosowaną do wzorca metra). Na razie ta dokładność i spójność systemu jednostek powinna nam wystarczyć.

Dokładnie tak jak piszesz. Można też jednak spojrzeć na to inaczej i powiedzieć że znamy dokładnie prędkość światła i stałą Plancka ale nie wiemy ile dokładnie warzy kilogram i ile dokładnie trwa sekunda. W praktyce mogli byśmy ustalić wartości niektórych stałych na zupełnie inne, razem za nimi zmieniły by się wartości z nich wynikające. Dokonując coraz dokładniejszych pomiarów coraz dokładniej badamy stosunek różnych parametrów wszechświata. Nie mylę się? Jeśli gdzieś we wszechświecie istnieje inna cywilizacja to ich stałe mają inne wartości ale stosunki wartości z nich wynikających będą takie same, plus minus błąd pomiarowy jaki oni i my zrobiliśmy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, gooostaw napisał:

Jeśli gdzieś we wszechświecie istnieje inna cywilizacja to ich stałe mają inne wartości ale stosunki wartości z nich wynikających będą takie same

Niekoniecznie. W systemie jednostek naturalnych pięć fundamentalnych stałych ma wartość 1 (dokładnie, z definicji). Problem rodzi się, gdy próbujemy stworzyć linijki, zegary itp. mierzące w tym systemie, czyli wracamy do metrologii.

Godzinę temu, gooostaw napisał:

Można też jednak spojrzeć na to inaczej i powiedzieć że znamy dokładnie prędkość światła i stałą Plancka

Jednak nie znamy. Zakładamy, że mają taką wartość w naszym systemie metrycznym.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dokładnie tak. Według mnie wychodzi na jedno. Kwestia punktu widzenia ;) W sumie to może kiedyś przejdziemy na używanie jednostek naturalnych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Też nie widzę problemów. Wolałbym jednak pójść na pół litra piwa, niż na 1,22*1099 piwa (w objętościach Plancka). ;)

Przepraszam, jednak 1,22*10101

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wi-Fi Alliance rozpoczęło program Wi-Fi Certified 6. Oznacza to, że standard Wi-Fi 6, czyli 802.11ax, jest gotowy i producenci urządzeń mogą starać się o certyfikat, świadczący iż spełniają one założenia Wi-Fi nowej generacji. 802.11ax pozwala, by więcej niż dotychczas urządzeń wykorzystywało te same kanały i częstotliwości, a jednocześnie zapobiega powstawaniu takich zakłóceń i opóźnień z jakimi mamy do czynienia przy Wi-Fi 5 (802.11ac) czy Wi-Fi 4 (802.11n). Zła wiadomość jest zaś taka, że nie wystarczy kupić rutera 802.11ax by skorzystać z zalet Wi-Fi 6. Również inne urządzenia w jego zasięgu powinny wspierać ten standard i dopiero wówczas zobaczymy korzyści z takiego rozwiązania.
      802.11ax wymaga również użycia protokołu WPA3. Zapewnia on bowiem znacznie większy poziom bezpieczeństwa niż WPA2, a dzięki używiu Simultaneous Authentication of Equals (SAE) powinien być też bardziej odporny na przyszłe ataki.
      Jako, że 802.11ax wymaga również wsparcia sprzętowego, nie powinniśmy się spodziewać, że obecnie używany przez nas sprzęt będzie po aktualizacji pracował w nowym standarcie. Jeśli jednak będziemy kupowali nowy sprzęt, czy to sprzęt sieciowy czy smartfona, warto sprawdzić, czy wspiera on Wi-Fi 6. Ze standardem tym współpracują już nowe modele iPhone'a 11 (chociaż Apple nie stara się o certyfikat), Galaxy Note 10 Samsunga oraz każdy inny smartfon wykorzystujący układ Snapdragon 855. Będzie też go wspierał nowy Pixel 4 Google'a. Wszystkie laptopy z procesorami Intela 10. generacji (Ice Lake i Comet Lake) również obsłużą 802.11ax. Na rynku jest też coraz więcej ruterów i punktów dostępowych obsługujących 802.11ax, jak Netgear RAX80 i RAX120 czy Deco X10 oraz Archer AX6000 TP-Linka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj oficjalnie porzuciliśmy dotychczasowy wzorzec kilograma. Nie jest on już zdefiniowany za pomocą fizycznego obiektu przechowywanego w Sevres pod Paryżem. Obowiązuje nowa definicja, oparta o stałą Plancka.
      W listopadzie ubiegłego roku przedstawiciele 60 krajów zdecydowali o zmianie definicji Międzynarodowego Układu Jednostek Miar. Ustalono, że wszystkie jednostki SI zostaną oparte o stałe opisujące w naturze. Dzięki temu system SI pozostanie stabilny i pozwoli na zaimplementowanie nowych definicji w najnowszych technologiach. Zmiany, które weszły dzisiaj w życie kładą kres definiowaniu jednostek miar za pomocą fizycznych obiektów. Zmieniono więc definicje kilograma, ampera, kelwina i mola oraz wszystkie wywodzące się z nich definicje, np. dżula, wolta czy oma.
      Zmiana definicji ma wymiar czysto praktyczny. Same kilogramy czy ampery się nie zmienią. Jednak znacznie łatwiej będzie takie jednostki stosować. Dotychczas bowiem jedynym sposobem na upewnienie się, że wykorzystywany kilogram naprawdę jest kilogramem, było jego porównanie z fizycznym wzorcem. To zaś jest kłopotliwe i skomplikowane, tym bardziej że i fizyczny obiekt reprezentujący kilogram może z czasem ulegać zmianom. Szacuje się, że istniejący od 130 lat wzorzec z Sevres stracił na wadze 50 mikrogramów. A to oznacza, że w poszczególnych latach kilogram był kilogramowi nierówny.
      Dzięki oparciu definicji o stałe występujące w naturze wystarczy przeprowadzenie odpowiednich obliczeń matematycznych. A te można przeprowadzić zawsze i wszędzie.
      W przeciwieństwie do obiektu fizycznego, stałe fundamentalne nie zmieniają się. Od dzisiaj kilogram będzie miał tę samą masę, niezależnie od tego, czy znajdumy się na Ziemi, na Marsie czy w Galaktyce Andromedy, mówi Stephan Schlamminger z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST). Metrolodzy, czyli naukowcy zajmujący się miarami, mówią, że zmiana definicji to niezwykle ważny moment w historii człowieka. Zdolność do dokonywania coraz dokładniejszych pomiarów to jeden z warunków postępu, jakiego dokonuje nasz gatunek, wyjaśnia dyrektor NIST, Walter Copan.
      Początki systemu metrycznego sięgają Rewolucji Francuskiej. W tym czasie w samej tylko Francji używano około 250 000 różnych jednostek pomiarowych. To nastręczało olbrzymich kłopotów chociażby przy wymianie towarów. Zaprojektowano więc nowy system, który miał być racjonalny i uniwersalny, a jego jednostki miały opierać się na naturze, a nie na dekretach lokalnych książąt czy rad miejskich. Chciano stworzyć wieczne uniwersalne dla całego świata jednostki miar, mówi historyk nauki, Ken Alder z Northwestern University.
      Podstawą nowego systemu stał się metr, który określono jako jedną dziesięciomilionową odległości pomiędzy Biegunem Północnym a równikiem mierzonym wzdłuż południka przechodzącego przez Paryż. Już ówcześni naukowcy popełnili niewielki błąd i od samego początku metr był o 2 milimetry dłuższy niż długość wynikająca z definicji. Z kolei kilogram zdefiniowano jako wagę 1000 centymetrów sześciennych wody o temperaturze 4 stopni Celsjusza.
      We Francji nowy system przyjęto w 1795 roku. W kolejnych latach adaptowały go kolejne kraje. W 1875 roku podpisano porozumienie, które wprowadziło uniwersalny system bazujący na metrze, kilogramie i sekundzie. Ta ostatnia została zdefiniowana jako 1/86400 czasu potrzebnego Ziemi na pełen obrót wokół własnej osi. W 1954 roku dodano do tego definicje ampera, kelwina i kandeli, a w 1967 definicję sekundy oparto na oscylacjach atomu cezu-133. W 1983 roku metr zdefiniowano jako odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299.792.458 sekundy.
      Pozostał więc kilogram, jako ostatnia miara powiązana z obiektem fizycznym. Wzorzec z Sevres został wykonany w Londynie w 1889 roku. Składa się w 90% z platyny i w 10% z irydu. Przechowywany jest pod trzema szklanymi kloszami i wyjmowany raz na 40 lat by go oczyścić. Mimo to nie oparł się czasowi i jego masa ulega zmianom.
      Od dzisiaj będzie on tylko zabytkiem. Jednym ze świadków postępu technicznego. Jeszcze do wczoraj definicja kilograma mówiła, że kilogram jest to jednostka masy, równa masie prototypu przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres. Nowa definicja jest znacznie bardziej skomplikowana. Dzisiaj, jak informuje Główny Urząd Miar, kilogram definiowany jest przez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Plancka h, wynoszącej 6,626 070 15 × 10‑34, wyrażonej w jednostce J*s, która jest równa kg*m2*s-1, przy czym metr i sekunda zdefiniowane są za pomocą c i ∆νCs.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pewne cechy wzorca łat żyraf są dziedziczone po matkach. Zoolodzy ujawnili także, że wzorzec ten ma wpływ na przeżywalność młodych.
      Wzorzec łat żyraf jest złożony, a poszczególne osobniki mogą się bardzo pod tym względem różnić. Tak naprawdę nie wiadomo jednak, do czego jest on dzikim żyrafom potrzebny - opowiada prof. Derek E. Lee z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii i dodaje, że łaty mogą pomagać w unikaniu drapieżników, regulacji temperatury i rozpoznawaniu rodziny oraz innych osobników. [...] W ramach naszych badań analizowaliśmy dane dot. przeżywalności i zdjęcia łat żyraf kenijskich. Wykazaliśmy, że wzorce łat wpływają na przeżywalność cieląt i są dziedziczne - przekazywane z matki na dziecko.
      Akademicy podkreślają, że wzorzec łat nie zmienia się z wiekiem zwierzęcia, dlatego na tej podstawie można identyfikować poszczególne osobniki.
      Studium ujawniło, że wskaźnik przeżywalności pierwszych kilku miesięcy jest wyższy u noworodków żyraf z większymi i nieregularnie ukształtowanymi łatami. Zwiększona przeżywalność może być odzwierciedleniem lepszego kamuflażu. Niewykluczone jednak, że wiąże się także z innymi czynnikami sprzyjającymi przetrwaniu, np. lepszą komunikacją wzrokową czy regulacją temperatury.
      Autorzy publikacji z pisma PeerJ odkryli, że między matkami i cielętami istnieje znaczące podobieństwo w zakresie 2 z 11 analizowanych cech łat: kolistości i zwartości (stopnia, do jakiego krawędzie są ciągłe i gładkie). To sugeruje, że są one dziedziczone przez młode.
      Dr Anne Innis Dagg [którą często nazywa się żyrafią Jane Goodall] już w 1968 r. zaprezentowała dowody, że kształt, liczba, powierzchnia i barwa łat mogą być dziedziczne, ale jej analizy były przeprowadzone na małej populacji z zoo - wyjaśnia Monica Bond z Uniwersytetu w Zurychu. By potwierdzić jej hipotezy, wykorzystaliśmy dzikie żyrafy i współczesne metody obrazowania/analizy.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...