Pozor! Používáte zastaralý prohlížeč, stránka se nemusí zobrazovat správně. Aktualizujte jej a zlepšete tak svůj uživatelský zážitek.

Matfyz.cz

Aktualita z fyziky: Nová definice kilogramu

Kilogram se bude nově odvozovat od hodnoty Planckovy konstanty

Metrologové a politici z šesti desítek zemí celého světa nedávno schválili změnu definic u čtyř jednotek soustavy SI. Kilogram, ampér, kelvin a mol se nyní budou odvozovat od fyzikálních konstant. K rozhodnutí došlo 16. listopadu ve francouzském Versailles v rámci 26. konference Mezinárodního úřadu pro míry a váhy (BIPM).

Existuje sedm základních jednotek systému SI: sekunda (čas), metr (délka), kilogram hmotnost), ampér (elektrický proud), kelvin (termodynamická teplota), mol (látkové množství) a kandela (svítivost). Některé z nich se již dlouho definují na základě fyzikálních konstant. Například metr se od roku 1983 určuje jako délka, kterou urazí světlo ve vakuu za 1/299 792 458 s­ekundy. U čtyř jednotek se však dosud využívají definice na základě nějakého objektu, experimentu nebo fyzikálního jevu, což ale znamená, že tyto jednotky nejsou univerzální.

Nové rozhodnutí, které vstoupí v platnost 20. května, nejvíce zasáhne definici hmotnosti. Kilogram je v současnosti definován jako hmotnost rovnající se hmotnosti prototypu válce uloženého v BIPM (Bureau international des poids et mesures) v Sévres u Paříže. Kopie tohoto prototypu mají k dispozici všechny členské státy organizace. Válec má výšku i poloměr 39 mm a je vyroben ze slitiny platiny a iridia. Uložen je ve dvojitém skleněném obalu, který ho má chránit hlavně před vlivem okolního prostředí. Při jakémkoliv zacházení se ale z povrchu válce může odstranit několik atomů. V praxi se tak za více než sto let snížila hmotnost etalonu o 50 mikrogramů (tj. mnohonásobně méně, než je třeba hmotnost jednoho lidského vlasu).

Kilogram teď bude definován na základě Planckovy konstanty h, která byla nedávno změřena s mimořádnou přesností. Její schválená hodnota činí 6.626 070 15 × 10–34 kg m2 s–1. Planckova hodnota má rozměr momentu hybnosti. V současnosti představují nejpřesnější měření Planckovy konstanty tzv. wattové váhy, které porovnávají tíži tělesa s magnetickou silou. K měření elektrických veličin se využívá Josephsonův jev (jde o vznik elektrického proudu mezi dvěma supravodiči oddělenými tenkou vrstvou izolantu) a kvantový Hallův jev. Právě to umožňuje dát hmotnost do přímého vztahu s Planckovou konstantou.

Ampér bude nadále odvozován z fixované číselné hodnoty elementárního elektrického náboje rovné 1,602 176 634 × 10–19, která je vyjádřena v coulombech.

Kelvin bude definován z pevně stanovené hodnoty Boltzmannovy konstanty k, která činí v jednotkách J K–1 1,380 649 × 10–23. Boltzmannova konstanta vyjadřuje vztah mezi teplotou a energií plynu. Jde o množství energie potřebné k zahřátí jedné částice ideálního plynu o jeden kelvin.

Mol je jednotka látkového množství. Jeho základem bude nově fixovaná hodnota Avogadrovy konstanty NA, která činí 6,022 140 76 × 1023 elementárních entit (elementární entitou může být atom, molekula, elektron nebo jakákoliv jiná částice či specifikovaná skupina částic). Látkové množství je přitom mírou počtu definovaných elementárních en­tit.

Pro běžný život mají tyto změny zjevně jen malý význam. Vědci však na jejich základě nyní budou schopni přesně měřit různé veličiny v různých časech, místech a měřítkách. Nové definice jednotek soustavy SI se tak stávají důležitým mezníkem, který by měl dát stabilnější základy nejrůznějším vědeckým odvětvím a do budoucna umožnit daleko přesnější měření.


Mohlo by vás zajímat:

Neutrina vrhají nové světlo na fúzní reakce uvnitř Slunce
Zvuk pomáhá tisknout
Jak dlouho trvá fotoefekt?
Nová metoda pro tkáňové inženýrství

Kompletní archiv Aktualit z fyziky

Další obrázky
comments powered by Disqus

Matfyz.cz

Univerzita Karlova
Matematicko-fyzikální fakulta
Ke Karlovu 3
121 16  Praha 2
IČ: 00216208
DIČ: CZ00216208
web fakulty
studuj na Matfyzu
e-shop