Od dzisiaj nowy kilogram!

Jeden ze wzorów kilograma (kopia używana w USA ( US National Institute for Standards and Technology).

Nowe ustalenia wszystkie jednostki definiują w oparciu o procesy lub stałe fizyczne. Wzorzec dla sekundy i metra nie uległy zmianie.  Mając zdefiniowana 1 s, aby zdefiniować jednostkę długości musimy użyć stałej fizycznej, która zawiera długość. Taką wielkością jest prędkość światła w próżni. Mając sekundę i prędkość światła c, możemy zdefiniować 1 metr. Jest to długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie 1/299 792 458 sekundy. Inaczej mówiąc, to taka jednostka długości dla której światło w próżni ma prędkość c=299 792 458 m/s.

  • Aby zdefiniować jednostkę masy musimy użyć stałej fizycznej, która zawiera masę. Korzystamy ze stałej Plancka h używanej w mechanice kwantowej. Wymiarem h jest kg∙m2∙s-1. Kilogram to taka jednostka masy dla której h =  6,626 070 015∙10-34 kg∙m2∙s-1, Oczywiście można by użyć innej stałej fizycznej, na przykład stałej grawitacji G występującej we wzorze na przyciąganie ciał. Niestety tą stałą znamy z dosyć małą precyzją, ok. 0,000046 G jej wartości czyli 0,0046%. Stałą Plancka potrafimy wyznaczyć ze znacznie lepszą dokładnością.
  • Aby zdefiniować jednostkę natężenia prądu 1 A (Amper) musimy mieć stałą fizyczną, w której występuje A. Najłatwiej użyć ładunku elektronu. Ładunek to przecież natężenie prądu mnożone przez czas. A więc 1 A to taka jednostka prądu dla której ładunek elektronu to: 1,602 176 634 ∙ 10-19 A ∙ s.
  • Do określenia jednostki temperatury 1 K (kelwin) używamy stałej Boltzmanna k= 1,380 649 ∙ 10-23 J ∙ K-1 ( = kg ∙ m2∙ s-2∙ K-1). Czyli 1 K to taka różnica temperatury termodynamicznej, która odpowiada zmianie energii cząstki o 1,380 649 ∙ 10-23 J .
  • Zauważmy, że definiując jednostki za pomocą stałych fizycznych, powodujemy, że wartości liczbowe tych stałych są teraz znane dokładnie! Czyli teraz wiemy dokładnie (!!) , że: c=299 792 458 m ∙ s-1, stała Plancka: h= 6,626 070 15 ∙ 10-34 J ∙ s, ładunek elementarny: e=1,602 176 634 ∙ 10-19 C, stała Boltzmanna: k=1,380 649 ∙ 10-23 J ∙ K-1, stała Avogadry NA= 6,022 140 76 ∙ 1023. Ta pozornie cudowna dokładność oznacza jedynie wartość liczbową.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *