ОБЪЕДИНЕНИЕ ЛИДЕРОВ НЕФТЕГАЗОВОГО СЕРВИСА И МАШИНОСТРОЕНИЯ РОССИИ
USD 92,26 -0,33
EUR 99,71 -0,56
Brent 0.00/0.00WTI 0.00/0.00

Международная система единиц СИ окончательно перестала опираться на материальные эталоны

Новые определения были утверждены в ноябре прошлого года

Принципы расчета эталонных значений килограмма, ампера, кельвина и моля Международной системы СИ меняются во Всемирный день метрологии, который отмечается 20 мая. Новые определения были утверждены в ноябре 2018 года в Версале на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам.

Международная система единиц СИ (Systme international d'units, SI, СИ) - система единиц физических величин, современный вариант метрической системы, созданной в XVIII веке. Она принята в качестве основной в большинстве стран мира и наиболее часто используется в науке и технике, являясь самой широко используемой системой единиц в мире. Базовые единицы СИ - это метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела (единица силы света).

Последние изменения открывают новый этап в истории системы СИ - с сегодняшнего она окончательно переходит с эталонов в качестве материальных объектов на более стабильные методы расчетов значений при помощи формул, основанных на физических константах (постоянных величинах, входящих в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи).

"Это приводит к более простому и более фундаментальному определению всей системы СИ и исключает последнее из определений, основанных на материальном артефакте - международном прототипе килограмма", - отмечается на сайте Международного бюро мер и весов (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM). Изменения обеспечат большую стабильность системы СИ в будущем, также говорится в сообщении.

Килограмм оставался последней мерой, эталоном которой служил материальный объект. С 20 мая эталонный килограмм будет рассчитываться с помощью универсальной формулы, основанной на принципах квантовой физики, что гарантирует большую стабильность значений единицы.

Эталонный килограмм: от гири к формуле

Цилиндр из платино-иридиевого сплава, служивший эталоном килограмма до этого дня, хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севр во Франции. Его масса была принята в качестве определения килограмма в 1889 году. Век спустя специалисты обнаружили, что эталон килограмма постепенно становится легче в сравнении с официальными копиями. За 100 лет их масса изменилась по отношению к эталону на 50 микрограмм (0,05 миллиграмм).

Согласно изменениям, принятым на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам 16 ноября 2018 года, килограмм теперь будет определяться не массой материального объекта, а количеством электрической энергии, которое необходимо, чтобы сдвинуть с места объект весом в килограмм. Энергия, в свою очередь, будет рассчитываться на основе постоянной Планка.

Изготовление копии эталонного килограмма EPA-EFE/CHRISTOPHE PETIT TESSON
Описание
Изготовление копии эталонного килограмма
© EPA-EFE/CHRISTOPHE PETIT TESSON

Прикладное значение изменений

Введение нового определения повлияет на развитие тех научных областей и промышленных отраслей, где результат напрямую зависит от точности расчетов массы. Заместитель руководителя Росстандарт Сергей Голубев считает, что переход к новому определению килограмма может способствовать развитию фармацевтики.

"[Фармацевтика] - это одна из отраслей промышленности, где отмечается нехватка точности существующих подходов и определений <...> Фармацевтика и научная деятельность, если мы говорим о килограмме, - два ключевых направления, где произойдут какие-то перемены с переходом на новые определения", - сказал он корреспонденту ТАСС.

Говоря о конкретных преимуществах, которые получат производители и потребители лекарств после перехода на использование эталона килограмма в виде физической формулы, Голубев назвал "более точные дозировки, лучшее качество препаратов и лучшую воспроизводимость их свойств от партии к партии".

Еще три новых эталона

На 26-й Генеральной конференции по мерам и весам 16 ноября 2018 государства - члены Международного бюро мер и весов проголосовали за пересмотр Международной системы единиц (СИ), изменив мировое определение не только килограмма (единица массы), но и ампера (единица силы электрического тока), кельвина (единица термодинамической температуры) и моля (единица измерения количества вещества). Новые определения еще трех единиц системы СИ основаны на фиксированных числовых значениях элементарного заряда (e), постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (N A).

Кельвин определялся как определенная часть термодинамической температуры тройной точки воды - значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трех фаз (твердом, жидком и газообразном состояниях). Теперь 1 кельвин соответствует заданным параметрам изменения тепловой энергии. Для выражения единицы требуется постоянная Больцмана - физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией.

"Новое определение [эталона кельвина] - определение термодинамическое, истинная температура. По старому определению это была так называемая практическая температура. Если вам нужно было изменить температуру, скажем, 3 тыс. градусов <…> погрешность получалась очень большая, около 3 градусов кельвина. Сейчас же, по этому определению, вы получаете десятые доли градуса, то есть во много раз повышается точность измерения температуры, в том числе высокой температуры <…> Точность измерения температуры, в том числе высокой, нужна для очень многих областей - это полупроводниковые технологии, технологии волоконных линий, металлургия, физика", - сказал ТАСС доктор технических наук, профессор Всероссийского научно-исследовательского института оптико-физических измерений Виктор Саприцкий.

Моль, определявшийся как количество вещества системы (к примеру, в растворе), содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг, теперь определяется как количество вещества системы, которая содержит число Авогадро (физическая постоянная, соответствующая числу атомов или молекул, содержащихся в одном моле вещества).

"[Новое определение эталона моля] очень важно для химии, биологии, медицины, пищевой промышленности - здесь важно знать соотношение веществ, которые смешиваются, потому что это завязано на молекулярную массу, и, соответственно, на единицу моль. Уточнение касается числа Авогадро - фундаментальной физической константы, наряду со скоростью света и зарядом электрона, которая определяет многие макропроцессы", - сообщил ТАСС доктор технических наук, профессор Всероссийского научно-исследовательского института оптико-физических измерений Геннадий Левин.

Новый эталон ампера определяется как электрический ток, соответствующий заданному значению потока элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется заряд электрона.

Измерение массового эталона с помощью электромеханического прибора «баланс Киббла» EPA-EFE/CHRISTOPHE PETIT TESSON
Описание
Измерение массового эталона с помощью электромеханического прибора «баланс Киббла»
© EPA-EFE/CHRISTOPHE PETIT TESSON

Что такое метрология

Как отмечается на сайте Международного бюро мер и весов, метрология - это наука об измерениях, охватывающая как экспериментальные, так и теоретические определения на любом уровне неопределенности в любой области науки и техники.

Отмечается, что от метрологии зависит эффективная и надежная работа сложной сети услуг, поставок и коммуникаций. "Например: экономический успех стран зависит от способности производить и продавать точно изготовленные и испытанные продукты и компоненты; <…> здоровье человека в решающей степени зависит от способности поставить точный диагноз и в котором надежные измерения приобретают все большее значение", - говорится на сайте бюро.

Во Всемирный день метрологии отмечают подписание Метрической конвенции, которая заложила основу для глобального сотрудничества в области науки об измерениях в ее промышленном, коммерческом и общественном применении. Конвенция была подписана 20 мая 1875 года представителями 17 стран. "Первоначальная цель Метрической конвенции - всемирное единообразие измерений - остается такой же важной сегодня, как это было в 1875 году", - отмечается на сайте Международного бюро мер и весов.

Также Всемирный день метрологии в этом году посвящен изменению системы единиц СИ. Его тема - "Международная система единиц измерения - принципиально лучше".

Дополнительная информация

Идет загрузка следующего нового материала

Это был последний самый новый материал в разделе "Технологии"

Материалов нет

Наверх