Пересмотр системы единиц СИ: новые определения ампера, килограмма, кельвина и моля. Формальные показатели слова килограмм

• Килогра́мм (русское обозначение: кг; международное: kg) - единица измерения массы, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). Кроме того, является единицей массы и относится к числу основных единиц в системах МКС, МКСА, МКСК, МКСГ, МКСЛ, МКГСС.

  Действующее определение килограмма принято III Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1901 году и формулируется так:

  Международный прототип (эталон) килограмма, хранится в Международном бюро мер и весов (расположено в Севре близ Парижа) и представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платино-иридиевого сплава (90 % платины, 10 % иридия).

  Первоначально было введено понятие не килограмма, а грамма, который был определён в 1795 году как вес одного кубического сантиметра чистой воды при температуре таяния льда, из чего следовало, что килограмм эквивалентен массе одного кубического дециметра (литра) воды.

  Килограмм является единственной из основных единиц системы СИ, которая используется с приставкой («кило», обозначение «к»). Также является единственной из оставшихся к настоящему времени единиц СИ, которые определены на основе объекта, изготовленного человеком, а не на основе физических свойств, что могут быть воспроизведены в разных лабораториях. Четыре из семи базовых единиц в системе СИ определены с учётом килограмма, поэтому постоянство его величины очень важно.

  Современный международный эталон килограмма был выпущен Генеральной конференцией по мерам и весам в 1889 году на основе Метрической конвенции (1875) и под надзор Международного бюро мер и весов (МБМВ), которое хранит его от лица ГКМВ. После того как было обнаружено, что международный эталон килограмма с течением времени даёт отличия в массе, Международный комитет мер и весов (МКМВ) в 2005 году рекомендовал переопределить килограмм с помощью фундаментальных физических свойств. В 2011 году XXIV ГКМВ пришла к соглашению, что килограмм должен быть переопределён на основе постоянной Планка, но отложила окончательное решение до следующей конференции в 2014 году. XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение килограмма, и предварительно наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую СИ обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ.

  Международный эталон килограмма практически не подвергается какому-либо перемещению или использованию. Его копии хранятся в национальных метрологических учреждениях по всему миру. В 1889, 1948, 1989 и 2014 годах проводились верификации копий с эталоном с целью обеспечить единство измерений массы относительно эталона.

Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998% может быть использована для вычисления максимально точного числа Авогадро, которое войдёт в определение единицы измерения количества вещества, известной как моль. Фото: Национальная физическая лаборатория Великобритании

Международное бюро мер и весов планирует провести самую значительную реформу в международной системе единиц (СИ) со времени последней большой ревизии этого стандарта в 1960 году, пишет Nature . Придётся принимать новые ГОСТы, а также внести исправления в учебники физики в школе и вузах.

В настоящее время СИ (современный вариант метрической системы) принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти везде используется в области техники. Полное определение всех единиц СИ приведено в официальной брошюре (8-е издание) и дополнении к ней от 2014 года . Нынешний стандарт утверждён в СССР 1 января 1963 года ГОСТом 9867-61 «Международная система единиц».

Руководство международной организации проголосует за предложенные изменения на Генеральной конференции по мерам и весам в 2018 году , а в случае положительного решения изменения вступят в силу с мая 2019 года. Новые определения для единиц измерения и эталонов никак не отразится на жизни обывателей: один килограмм картофеля в магазине останется тем же килограммом картофеля. Весы будут измерять овощи и мясо с той же точностью, что и раньше. Но эти определения важны для учёных, потому что в научных исследованиях должна соблюдаться идеальная точность формулировок и измерений. Международное бюро мер и весов считает, что новые эталоны позволят «обеспечить высочайший уровень точности в различных способах измерений в любом месте и времени и в любом масштабе, без потери точности».

Итак, какие же изменения нас ждут?

Сейчас Международное бюро мер и весов намерено пересмотреть определения и эталоны следующих единиц измерения:

• ампер
• килограмм
• кельвин

Килограмм

Компьютерное изображение международного прототипа килограмма

Проблема с эталоном килограмма состоит в том, что любые материалы могут терять атомы или, наоборот, пополняться атомами из окружающего пространства. В частности, различные официальные копии эталонного килограмма, который хранится в Севре, отличаются по весу от официального эталона. Разница достигает 60 микрограмм. Такие изменения произошли за более чем 100 лет с момента создания копий.

Ещё одна проблема с единицами измерения фиксированного масштаба - то, что элемент неопределённости (погрешность) увеличивается по мере удаления от этой фиксированной точки (эталона). Например, сейчас при измерении миллиграмма элемент неопределённости в 2500 раз больше, чем при измерении килограмма.

Эта проблема решается, если определить единицу измерения через другую физическую постоянную. Собственно, в новом определении килограмма так и сделано: здесь используется постоянная Планка.

Новое определение : 1 килограмм равен постоянной Планка, поделенной на 6,626070040 × 10 −34 м 2 ·с −1 . Для выражения единицы требуется постоянная Планка.

Измерение массы на практике возможно с помощью ваттовых весов : через два отдельных эксперимента со сравнением механической и электромагнитной силы, а затем путём перемещения катушки через магнитное поле для создания разности потенциалов (на иллюстрации внизу). Грубо говоря, масса вычисляется через электроэнергию, которая необходима, чтобы поднять предмет, лежащий на другой чаше весов.

Кельвин

Тройная точка воды - строго определённые значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз - в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:

0,00015576 моля 2 H на один моль 1 Н
0,0003799 моля 17 О на один моль 16 О
0,0020052 моля 18 О на один моль 16 О.

Проблемы современного определения очевидны. При практической реализации величиа кельвина зависит от изотопоного состава воды, а на практике практически невозможно добиться молекулярного состава воды, который соответствует Техническому приложению к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90.

Ещё в 2011 году на заседании Генеральной конференции по мерам и весам было предложено в будущей редакции Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его со значением постоянной Больцмана. Таким образом, значение кельвина впервые будет точно зафиксировано.

Новое определение : 1 кельвин соответствует изменению тепловой энергии на 1,38064852 × 10 −23 джоулей. Для выражения единицы требуется постоянная Больцмана.

Измерять точную температуру можно с помощью измерения скорости звука в сфере, заполненной газом. Скорость звука пропорциональна скорости перемещения атомов.

Моль

Новое определение : количество вещества системы, которая содержит 6,022140857 × 10 23 специфицированных структурных единиц. Для выражения единицы требуется постоянная Авогадро (число Авогадро).

Для вычисления числа Авогадро - и определения моля через него - учёные предлагают создать идеальную сферу из чистого кремния-28. У этого вещества идеально точная кристаллическая решётка, так что количество атомов в сфере можно определить, если точно измерить диаметр сферы (с помощью лазерной системы). В отличие от существующего куска платиново-иридевого сплава, скорость потери атомов кремния-28 точно предсказуема, что позволяет вносить коррективы в эталон.

Первые опыты по созданию такого эталона предприняли в 2007 году. Исследователи из берлинского Института выращивания кристаллов под руководством Хелге Риманна (Helge Riemann) приобрели в России обогащённый кремний-28 и сумели получить образец изотопа 28 с чистотой 99,994%. После этого исследователи ещё несколько лет анализировали состав 0,006% «лишних» атомов, определяли точный объём сферы и проводили рентгеноструктурный анализ. Изначально предполагалось, что «идеальные» сферы из кремния-28 могут быть утверждены в качестве нового стандарта для килограмма. Но сейчас более вероятно то, что их используют для вычисления числа Авогадро, и, как следствие, определения моля. Тем более что за время, прошедшее с 2007 года, физики научились производить гораздо более чистый кремний-28.

Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998. Фото: CSIRO Presicion Optics

В 2014 году американские физики сумели обогатить кремний-28 до беспрецедентного качества в 99,9998% в рамках международного проекта по расчёту числа Авогадро.

Ампер

В современном определении ампер определяется через некий мысленный эксперимент, который предусматривает возникновение силы в двух проводах бесконечной длины. Очевидно, что на практике мы не может измерить такую силу, потому что по определению не может существовать двух проводников бесконечной длины.

Изменить определение ампера предложили на том же заседании Генеральной конференции по мерам и весам в октябре 2011 года, что и определение кельвина. Идея заключалась в том, что новое определение должно быть основано не на созданный человеком артефактах через мысленный эксперимент, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов. Итак, новое определение выражается только через одну постоянную - заряд электрона.

Новое определение : электрический ток, соответствующий потоку 1/1,6021766208 × 10 −19 элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется заряд электрона.

На практике для определения ампера понадобится только один инструмент - одноэлектронный насос. Такие инструменты создали несколько лет назад . Они позволяют перемещать определённое количество электронов в течение каждого насосного цикла, что является крайне ценным качеством для фундаментальной науки и метрологии.

Определения секунды, метра и канделы, судя по всему, остаются неизменными, как показано на

Метрическая система мер(СИ)

Британская(Английская) аптечная система мер

Американская(США) система мер

Старорусская система мер

Подробнее о килограмме

Килограмм (в русском обозначении: кг; в международном: kg)- это единица меры массы. Она является одной из нескольких(семи) главных единиц измерения, входящих в международную систему мер.

В 1901 году настоящее понятие килограмма изложено 3 Генеральной конференцией по мерам и весам так: килограмм- это единица массы, которая равняется массе международного образца килограмма. Самый главный образец (эталон) килограмма располагается в международном бюро мер и весов, находящимся в городе Севр рядом с Парижом. Это цилиндр с высотой и диаметром порядка 39.17 миллиметров из платино-иридиевого сплава. В нем 10% иридия и 90% платины.

Сначала килограмм определялся так- это масса одного литра (кубического дециметра) абсолютно чистой воды в атмосферном давлении на уровне моря и при её температуре 4 °C. По стечению исторических обстоятельств термин "килограмм" включает уже в себя десятичную приставку "кило", из-за этого кратные и дольные единицы создают, соединяя обозначения единицы измерения "грамм" или стандартные предлоги СИ к названию. Она в международной системе мер является дольной: 1 грамм = 10 -3 кг.

Дубликат образца 1 кг, находится в Соединенных Штатах Америки(США).

В текущий момент времени килограмм- это уникальная единица международной системы мер, определенная с помощью предмета, сделанного человечеством- платиново-иридиевого образца. При помощи основных (фундаментальных) физических законов и свойств все другие единицы измерения сейчас определяются. Мера "килограмм" был установлен как масса 1 кубического дециметра воды при 4°C, когда в 18 веке появилась метрическая система мер. При этой температуре у воды наибольшая плотность.В 1799 году сделали платиновую гирю, использовавшуюся как образец килограмма, но масса его на 0,028 грамм была больше массы 1 кубического дециметра воды.В 1889 году был изготовлен сегодняшний образец- цилиндр диаметром и высотой 39 миллиметров из платиново-иридиевого сплава.

После тех времен он находится под тремя герметичными колпаками в международном бюро мер и весов. Как национальные образцы килограмма используются специально изготовленые точные официальные копии международного образца. В общем более 80 дубликатов было создано. Два дубликата международного образца переданы России, хранятся они во ВНИИ метрологии имени Менделеева. Где-то раз в десять лет все национальные дубликаты сравниваются с международным. Сравнения указывают, что точность национальных образцов составляет примерно 2 микрограмма. Нет никаких причин полагать, что международный эталон точнее, так как они находятся в таких же условиях. По разнообразным поводам международный образец теряет за 100 лет 3·10 -8 своей массы. В тоже время, исходя из понятия, масса международного эталона точно равна одному килограмму. Именно поэтому все изменения настоящей массы образца изменяют единицу измерения "килограмм". В своей Резолюции в 1999 году двадцать первая генеральная конференция по мерам и весам, именно из-за старания к исправлению раннее указанных неточностей, предлагала национальным лабораториям продолжать старания по усовершенствованию выяснения связи основных или атомных констант с единицами массы, предполагая будущее определение килограмма. В следующем десятилетии ряд международных организаций вел работу по созданию предположительных вариантов о переопределении килограмма.

Великий и могучий русский язык... Сколько в нем вместилось правил, исключений из этих правил и случаев вариативности? Пожалуй, точной статистики не даст ни один словарь: толковый, словообразовательный, морфемный, орфографический и т. д. Даже если выводить подобную статистику из научных трудов уважаемого всеми языковедами Розенталя, точных цифр получить не удастся. Зато, повторив правила школьной программы, можно разрешить практически любые сомнения в произношении или написании.

Итак, один из вопросов теста для выпускников средних школ при сдаче ЕГЭ по русскому языку: как правильно - килограммов или килограмм?

Дискуссию по этому поводу можно обозначить в нескольких направлениях, спором в которых будет окончание

Основываясь на школьной программе, делаем основные выводы.

Формальные показатели слова килограмм

Их всего два:

• мужского рода;
• заканчивается на согласный.

Этих параметров достаточно, чтобы отнести это слово ко 2 склонению. Во 2 склонении во существительные мужского рода, заканчивающиеся на согласный, имеют окончание: -ов. Например, врагов, рюкзаков, помидоров, парашютов и т. п.

Правило не допускает вариантов: килограммов или килограмм. Правилен только один вариант: килограммов.

На самом деле большинство достоверных источников-словарей скажут в соответствующих статьях о допустимости двух вариантов (нулевое окончание и окончание -ов), а вот толковать эти варианты мы с вами начнем прямо сейчас.

Килограммов или килограмм: от чего это может зависеть?

С чем употребляется слово килограммы в контексте:

• с числительным;
• с существительным в родительном падеже множественном или единственном числе;
• с существительным, имеющим окончание -ов (или другое) в родительном падеже множественного числа;

• употребляется в устной или письменной речи.

Различия устной и письменной речи русского языка

Главные различия между этими понятиями известны всем школьникам:

• способ передачи - звуки, буквы;
• существование - ситуативное и постоянное;
• сопровождение - мимика и жесты;
• графика и т.п.

Безусловно, в рамках этих границ мы можем слышать, например, о различии звуков и букв. Так, слово "ёлка" имеет четыре буквы, а звуков пять. И найдется масса спорщиков-современников, которые начнут утверждать, что можно услышать и настоящий звук ё. Но это не предмет нашего разговора. Вариативности килограммов или килограмм не существует.

Возможны прения по следующему поводу: допустимо ли в (независимо от форм других слов в сочетании) окончание -ов.

Уже в учебнике Граудиной «Грамматическая правильность русской речи» издания 1974 года говорилось, что у всех специальных и технических единиц измерения укрепилась форма нулевого окончания не только в устной, но и в письменной речи. Ведь мы и в самом деле, нигде не встречаем написания "ваттов" или "амперов", поэтому и в устной, и в письменной речи у этих слов нулевые окончания во множественном числе родительного падежа.

Итак, делаем первый вывод: различия между устной и в данном случае нет. То, что признается нормой, одинаково распространяется на оба

Нулевое окончание или окончание -ов - в зависимости от сочетания слов

Словари допускают оба варианта окончаний слова в родительном падеже во множественном числе. При этом ни в одной статье нет особой пометки: "разг.", "научн." и т. п. Следовательно, к эта вариативность не имеет никакого отношения.

Попробуем вывести правило, которым следует руководствоваться для грамотного использования вариантов окончания.

Получается, что окончание в данном случае не зависит от формы речи в русском языке - устной или письменной, а зависит от формы существительного, с ним употребляемого. Таким образом, формы нулевого окончания и окончания -ов становятся для нас равноправными (без пометы в словарях "предпочтительно").

Мало того, использование обеих форм в русском языке не считается ошибкой. Только вот в тестах по ЕГЭ все-таки стоит посмотреть на форму всех слов в словосочетании, чтобы ответить академически абсолютно точно.

Внимание!

Не только слово килограмм - родительный падеж во множественном числе - имеет окончание -ов:

• грамм - граммов;
• карат - каратов;
• рентген - рентгенов;
• микрон - микронов.

Схема склонения: килограмм, множественное число

Им. п. - килограммы.

Род. п. - килограммов (килограмм).

Дат. п. - килограммам.

Вин. п. - килограммы.

Тв. п. - килограммами.

П. п. - о килограммах.

Этой схемой следует руководствоваться и в устной и в письменной речи.

килограмм

А, род. мн. -грамм и -граммов, м. Основная единица массы в Международной системе единиц, равная 1000 г.

прил. килограммовый, -ая, -ое и килограммовый, -ая, -ое.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

килограмм

м. Основная единица массы в метрической системе мер, равная 1000 граммов.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

килограмм

основная единица массы СИ, обозначается кг. Килограмм равен массе международного прототипа, хранимого в Международном бюро мер и весов (в Севре, близ Парижа). Прототип килограмма сделан из платиноиридиевого сплава (90% Pt, 10% Ir) в виде цилиндрической гири, относительная погрешность сличений эталонов-копий с прототипом не превышает 2·10-9.

Килограмм

единица массы, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). К. равен массе международного прототипа, хранимого в Международном бюро мер и весов. Сокращённые обозначения: русское кг, международное kg. При создании в 18 в. метрической системы мер К. был определён как масса 1 дм3 воды при температуре её наибольшей плотности (4 ╟С), однако прототип К. в 1799 был выполнен в виде цилиндрической гири из платины. Масса прототипа К. оказалась приблизительно на 0,028 г больше массы 1 дм3 воды. В 1889 было принято существующее определение К. и в качестве международного прототипа К. была утверждена гиря со знаком Â («К» готическое заглавное), изготовленная из платиноиридиевого сплава (10% 1г) и имеющая форму цилиндра диаметром и высотой 39 мм. Из 40 изготовленных копий прототипа две (╧12 и ╧26) были переданы России. Эталон ╧12 принят в СССР в качестве государственного первичного эталона единицы массы, а ╧26 ≈ в качестве эталона-копии. Между массой и весом тел долгое время различия не делали, поэтому К. использовался не только как единица массы, но и как единица веса (силы тяжести). Разграничение единиц массы и веса было установлено на 3-й Генеральной конференции по мерам и весам (190

В резолюции которой было подчёркнуто, что вес тела равен произведению его массы на ускорение свободного падения, и было установлено понятие нормального веса и нормального ускорения свободного падения (980,665 см/сек

С этого времени была введена отдельная единица силы и веса ≈ килограмм-сила . Этот же принцип сохранён в Международной системе единиц, в ней для измерения силы принята единица ньютон .

Наименования кратных и дольных единиц от К. образуются прибавлением приставок к наименованию «грамм»: мегаграмм (Мг, Mg), миллиграмм (мг, mg) и т.д. Хотя К. не относится к единицам, определяемым через неизменные константы, взятые из природы, т. е. его прототип является невоспроизводимым, по точности (относительная погрешность сличений с прототипом не превышает 2Ч10-9) он удовлетворяет запросам современной науки и техники.

Лит.: Смирнова Н. А., Единицы измерений массы и веса в Международной системе единиц, М., 1966.

Килограмм является единственной из основных единиц системы СИ, которая используется с приставкой. Также является единственной из оставшихся к настоящему времени единиц СИ, которые определены на основе объекта, изготовленного человеком, а не на основе физических свойств, что могут быть воспроизведены в разных лабораториях. Четыре из семи базовых единиц в системе СИ определены с учётом килограмма, поэтому постоянство его величины очень важно.

Современный международный эталон килограмма был выпущен Генеральной конференцией по мерам и весам в 1889 году на основе Метрической конвенции (1875) и под надзор Международного бюро мер и весов, которое хранит его от лица ГКМВ. После того как было обнаружено, что международный эталон килограмма с течением времени даёт отличия в массе, Международный комитет мер и весов в 2005 году рекомендовал переопределить килограмм с помощью фундаментальных физических свойств. В 2011 году XXIV ГКМВ пришла к соглашению, что килограмм должен быть переопределён на основе постоянной Планка, но отложила окончательное решение до следующей конференции в 2014 году. XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей переопределение килограмма, и предварительно наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую СИ обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ.

Международный эталон килограмма практически не подвергается какому-либо перемещению или использованию. Его копии хранятся в национальных метрологических учреждениях по всему миру. В 1889, 1948, 1989 и 2014 годах проводились верификации копий с эталоном с целью обеспечить единство измерений массы относительно эталона.

Примеры употребления слова килограмм в литературе.

Возможна подвеска блоков с ракетами калибра 80 мм, пулеметами или гранатометами, а также 2 или 4 авиабомбами общим весом 500 кг .

Интересно, а сколько нынче на самом деле стоит килограмм настоящих сапожных айсорских гвоздей?

Решение трудной задачи озарило его однажды, как раз тогда, когда они с Миком усталые возвращались домой, толкая перед собой акваплан, нагруженный полусотней килограммов рыбы.

Удачный улов - и в руках рыбака оказываются тысячи килограммов акульего мяса.

А то, что крапп прежде стоил двести марок за килограмм , а ваш ализарин, хотя красит и лучше, но стоит всего шесть марок.

Наконец, в том же Балларате некий рудокоп нашел самородок весом в шестьдесят пять килограммов .

Секураторы чертыхались: это очень трудно и неудобно изображать беззвучную, безароматную, безаурную, неосязаемую невидимку, когда на тебе килограммов двадцать специального особонепроницаемого металла.

В 1855 году Бессемер расплавил в керамическом тигле пять килограммов доменного чугуна, а затем продул через полученный расплав воздух, который поступал по вставленной в ванну керамической трубке.

Куда легче раскатывать рулоны билетной бумаги по причалу - по 500-800 кг !

Но им объяснили, что литые, по пяти килограммов , бруски желтого металла не что иное, как золото, привезенное для продажи.

Пятикилограмм овые бруски золота продаются по цене два с половиной доллара за килограмм .

Какую силу должен прилагать пятиклассник Егор Букин, чтобы одной рукой держать за шивороты в воздухе трех первоклассников, общая масса которых 53 кг ?

Из двух известных мне варок, в которых я принимал непосредственное участие, вышло готовой продукции мыла более 25 килограммов , причем для этих варок было собрано 70 - 80 килограммов человеческого жира, примерно с 40 трупов.

Старый ковер источал едва уловимый запах плесени, а деревянные половицы слегка прогибались под весом Вила - все-таки девяносто килограммов .

Счет шел на килограммы , и восточники семь раз прикидывали, прежде чем утвердили перечень необходимого для расконсервирования станции груза.