Blog

Kto ustala definicje jednostek miar?

Wersal, to miejsce, gdzie podejmowano nie tylko ważkie polityczne decyzje, a światowi przywódcy złożyli podpisy pod traktatem wersalskim w 1919. W Wersalu działy się rzeczy ważne również dla środowiska naukowego. To tu reprezentanci środowisk naukowych z całego świata przyjęli nową definicję kilograma.

Dotychczas obowiązujący układ jednostek Układ SI (Międzynarodowy Układ Jednostek Miar) został zatwierdzony i przyjęty do powszechnego stosowania na całym świecie w 1960 przez Generalną Konferencję Miar (SI to znak rozpoznawczy tego Układu pochodzący od francuskiego Système international d'unités). Układ SI składa się z siedmiu podstawowych jednostek, odnoszących się do siedmiu wielkości podstawowych takich jak: czas, długość, masa, prąd elektryczny, temperatura termodynamiczna, ilość substancji i światłość.[1]

Zgodnie z rezolucją 26. Generalnej Konferencji Miar 20 maja 2019 roku, w dniu obchodów Światowego Dnia Metrologii, upamiętniającego 144. rocznicę podpisania Konwencji Metrycznej weszły w życie nowe definicje podstawowych jednostek miar SI.[2]

Dlaczego nastąpiły zmiany i zredefiniowano SI?

Chciano uniezależnić definicji jednostki miary SI od jej realizacji, ponieważ stwarza to możliwość opracowywania zupełnie nowych i dokładniejszych metod praktycznych realizacji jednostek miar, gdyż technologie mogą się zmieniać i doskonalić, bez konieczności zmiany ich definicji.[3]

Jednym słowem redefinicja SI jest olbrzymim krokiem naprzód w historii nauki i techniki.  Wszystkie jednostki miary i te podstawowe i te pochodne z nich wyprowadzone, obecnie są oparte na filarach naszego świata – stałych podstawowych. Nauka i technologia przestały być ograniczane zmieniającymi się wzorcami materialnymi[4].

Jak wygląda nowy SI?

Charakteryzuje się spójnością przyjętych definicji jednostek miar. Gruntowna zmiana objęła cztery jednostki miar: kilogram, amper, mol i kelwin, jednak zadecydowano o przebudowaniu tekstów wszystkich definicji, tak aby po redefinicji miały jednolitą budowę. Bazową jednostką jest sekunda, od której wywodzą się definicje pozostałych jednostek miar, z wyjątkiem mola. Nowe definicje są oparte na stałych fizycznych. I tak kilogram powiązano ze stałą Plancka; mol - ze stałą Avogadra; wartość kelwina uzależniono od stałej Boltzmanna; amper zaś powiązano z wartością ładunku elementarnego i sekundy.[5]^,[6]

Kilogram z Sevres

A jak w kontekście powyższych zmian prezentuje się definicja kilograma?

Definicja obowiązująca do 19.05.2019 mówiła, że kilogram to ,,jednostka masy, która jest równa masie międzynarodowego prototypu kilograma przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sèvres”.[7]  Wzorcem kilograma był dotychczas walec o wysokości i średnicy podstawy 39 mm wykonany ze stopu platyny ( 90 procent) z irydem ( 10 procent).[8]

Natomiast nowa definicja obowiązująca od 20.05.2019 podkreśla, że ,,kilogram, oznaczenie kg, jest to jednostka SI masy. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Plancka h, wynoszącej 6,626 070 15×10^‑34, wyrażonej w jednostce J s, która jest równa kg m² s^-1, przy czym metr i sekunda zdefiniowane są za pomocą c i ∆ν_Cs ”.[9]

Podstawowym narzędziem nowej metody wyznaczania kilograma jest bardzo czuła waga Kibble’a, która wykorzystuje magnetoelektryczny system przetwarzania. Urządzenie sprawdza jak dużej energii potrzeba do zrównoważenia określonej masy. Siła elektromagnesu jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu płynącego przez cewki. Natężenie i napięcie są ze sobą powiązane, a ładunek elektryczny jest stałą fizyczną związaną ze stałą Plancka.[10]
Wprowadzenie powyższej metody nie będzie odczuwalne w codziennym życiu - wagi kuchenne nie będą wymagać kalibracji, wielkość opakowań i waga produktów nie ulegnie zmianie.

W Polsce odpowiedzialność za wdrażanie i utrzymanie standardów metrologicznych spoczywającą na Głównym Urzędzie Miar (GUM).

[1] Redefinicja Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI - Redefinicja SI - Główny Urząd Miar

[2] Redefinicja Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI - Redefinicja SI - Główny Urząd Miar

[3] Redefinicja Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI - Redefinicja SI - Główny Urząd Miar

[4] Wchodzą w życie nowe definicje jednostek miar układu SI, m.in. kilograma | Nauka w Polsce

[5] Redefinicja Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI - Redefinicja SI - Główny Urząd Miar

[6] Wchodzą w życie nowe definicje jednostek miar układu SI, m.in. kilograma | Nauka w Polsce

[7] Redefinicja Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI - Redefinicja SI - Główny Urząd Miar

[8] kilogram, Encyklopedia PWN: źródło wiarygodnej i rzetelnej wiedzy

[9] Redefinicja Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI - Redefinicja SI - Główny Urząd Miar

[10] Redefinicja kilograma - rewolucyjna zmiana w układzie SI