国际单位制的校准

wuliok
wuliok 2020-3-5 07:23
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国际单位制有七个基本单位,初中物理常见的有五个,千克(kg)、米(m)、秒(s)、安培(A)、开尔文(K),其中千克是以国际千克原器为标准的。

国际千克原器保存在巴黎郊外戒备森严的金库中,但由于使用其进行核准时,难免消耗和磨损,它的质量正慢慢地减少,基本单位的准确性受到影响,误差也会越来越大。近来另一种定义千克的方法开始被认同。

2008年,德国国家计量研究院的科学家表示,他们将采用直径10厘米的纯硅球体去界定千克。耗资200万欧元(约合320万美元)打造的纯硅体确实十分特殊,合俄罗斯、澳大利亚和德国科学精英之力,用时五年制造,质量无限接近于一千克,几乎是完美的球体,纯度极高,99.9995%的材料是一种称为硅28的硅同位素。德国科学家会对纯硅体实施数千次实验,以测算制成它的硅原子数量,未来也许会以一定数量的硅原子的质量来定义千克。


相比于千克,米、秒、安培、开尔文的定义就没有太大的争议了。


由于真空中的光速是恒定的,所以从1983年起,米被定义为:光在真空中于1/299 792 458秒内行进的距离。以光速为标尺定义米,自然秒的定义要比米更早。1967年第13届国际度量衡大会对秒的定义为:铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。一米的长度大约就对应铯原子的31个辐射周期。

定义清楚了千克、米、秒,才能定义安培——在真空中,截面积可忽略的两根相距1米的平行而无限长的圆直导线内,通以等量恒定电流,每米导线受到的作用力为2×10–7牛时,则导线中的电流为1安培,又称绝对安培。

关于开尔文,定义这个单位首先要知道三相点。如果适当调节物质所处环境的温度和压强,就会出现一个固液气三相共存的状态,这就是三相点。以水的三相点温度为273.16 K,绝对零度为0 K,就得到了开尔文(K)。


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