Даны новые определения единицам физических величин в системе СИ

Аватар пользователя balamber

С 1960 универсальная система мер СИ была основана на семи основных физических величинах (кандела добавлена в СИ в 1971):

1) Метр - единица длины. За один метр было предложено взять одну сорокамиллионную часть парижского меридиана. На основании измерений длины меридиана был изготовлен эталон метра - балка X-образного сечения из сплава иридия (10%) и платины (90%). Длина определялась привязкой к эталону.

2) Килограмм - мера веса и инертной массы. Первоначально 1 грамм означал абсолютный вес кубического сантиметра чистой воды при температуре тающего льда. Был изготовлен эталон 1 кг в виде цилиндра из сплава иридия (10%) и платины (90%). Вес тела определялся сравнением с эталоном.

3) Секунда - мера времени, равная 1/31556925,9747 доли тропического года для 0 января 1900 в 12 часов эфемеридного времени.

4) Ампер - сила электрического тока. Ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10^−7 ньютона.

5) Кельвин (устар. - градус Кельвина) - единица температуры. Равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

6) Моль - единица измерения количества вещества. Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

7) Кандела — единица силы света. Кандела определялась как сила света, излучаемого в направлении нормали с 1/60 см^2 излучающей поверхности специального эталона, приближенного к абсолютно черному телу.


Т.к. ряд единиц был основан на эталонах, свойства которых менялись со временем и их к тому же могли украсть, испортить и т.п. Поэтому эти определения стремились заменять на определения, привязанные к фундаментальным константам.

Кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10^12 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. Принята в качестве единицы СИ в 1979 году XVI Генеральной конференцией по мерам и весам.

Секунда - время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Принята XIII Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1967 году. В 1997 году Международный комитет мер и весов уточнил, что данное определение относится к одиночному атому цезия, находящемуся в покое при температуре 0 К

Метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды. Определение принято XVII Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1983 году. Т.е. скорость света отныне считается равной c = 299792458 м/c точно.

В 2018 участники 26-й Генеральной конференции по мерам и весам приняли историческое решение о переопределении четырех из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) — килограмма, ампера, кельвина и моля.

Кельвин привязан теперь к постоянной Больцмана, которая теперь будет точно равна k = 1,380649 × 10^-23 Дж/K.

Моль определен через зафиксированную постоянную Авогадро, то есть будет точно равен 6,02214076 × 10^23 частиц

Ампер теперь привязан к элементарному заряду, который теперь равен e = 1,60217 × 10^−19 Кл точно. Ампер = Кулон в секунду

Килограмм теперь привязан к постоянной Планка, которая будет равна h = 6,62606 × 10^−34 Дж·с. Для измерения нужно используются весы Ватта, в которых вес сравнивают с силой отталкивания между постоянным магнитом и катушкой, по которой пропускают ток.

Т.е. постоянные Планка и Больцмана, скорость света, заряд электрона и число Авогадро теперь фактически становятся основой мер и весов.

Все сказанное важно при воспроизводимости сверхточных экспериментов и отвязке от материальных эталонов. Обычных людей это не касается. 
 

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий автора: 

Много переопределений с 1960 пропущено.

На авторство не претендую, моя роль - надергал инфу из Вики и нескольких статей.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Международная_система_единиц

https://nplus1.ru/news/2018/11/16/newkg?utm_referrer

https://nplus1.ru/material/2017/07/11/redefinition

https://nplus1.ru/news/2016/06/24/NIST4

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

Не знаю, как поставить несколько источников

Комментарии

Аватар пользователя balamber
balamber(6 лет 7 месяцев)

Вероятно, изменения вступят в силу с мая 2019.

Аватар пользователя ВладимирХ
ВладимирХ(8 лет 5 месяцев)

Неосторожно. Завязались на неизменность скорости света и истинность второго начала термодинамики.

Там не так все однозначно.

Аватар пользователя balamber
balamber(6 лет 7 месяцев)

Вы про то, что сами фундаментальные константы измерены с какой-то ошибкой?

Как понимаю, именно величина ошибки измерения и не позволяла перейти к этой естественной системе. Например, массу было бы здорово определять через гравитационную постоянную. Но в ее измерениях вроде по четвертому знаку даже не договорились. Это безумно плохо и никто гравитационную постоянную в эту систему не думает включать.

Сейчас (имхо) все константы считаются определенными с точностью, не хуже (может - приемлемо хуже), чем по старым определениям.

Т.е. скорость света, постоянная Планка и др. перечисленные величины считаются заданными ТОЧНО. А из этих значений уже выводятся метры и килограммы. При повышении точности определения постоянной Планка ее значение не изменится, но будут уточнены все массы.  Вес парижского эталона из-за пыли, испарений и пр. изменился на несколько десятков микрограмм. Это недопустимо для прецизионных измерений.

Аватар пользователя ВладимирХ
ВладимирХ(8 лет 5 месяцев)

Вы про то, что сами фундаментальные константы измерены с какой-то ошибкой?

Нет, я о том, что в этих определениях предполагается, что скорость света постоянна. А это лишь следствие СТО (весьма сомнительной теории). Были, как минимум, эксперименты Стефана Маринова, которые демонстрировали отсутствие этого постоянства.

Определение Кельвина привязали к температуре абсолютного нуля - тоже сомнительная привязка. В этом смысле шкала Цельсия куда надежнее.

Аватар пользователя balamber
balamber(6 лет 7 месяцев)

Понятно. Я не столь радикален и от СТО и нулевого начала термодинамики не готов отказаться.

Насколько помню, шкала Кельвина, основанная только на тройной точке воды надежнее воспроизводится, чем шкала Цельсия для двух точек замерзания-кипения + обеспечить нужное атмосферное давление.

 

Аватар пользователя ВладимирХ
ВладимирХ(8 лет 5 месяцев)

от СТО и нулевого начала термодинамики не готов отказаться

Ваше право. Когда то и от плоской Земли не готовы были отказаться.

Задумайтесь, Т0 = -273,15С (ровно!)

Аватар пользователя mashinist
mashinist(8 лет 2 месяца)

Delete