Sólin Sólin Rís 05:14 • sest 21:49 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:18 • Sest 18:26 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 00:50 • Síðdegis: 13:35 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 07:05 • Síðdegis: 19:56 í Reykjavík

Hvernig er kílógrammið skilgreint?

Þorsteinn Sæmundsson

Í nóvember 2018 ákvað Alþjóðanefnd um mál og vog (Comité international des poids et mesures, CIPM ) að ný skilgreining á kílógrammi skyldi taka gildi í maí 2019. Eldri skilgreining hafði þá verið í gildi frá árinu 1889.

Forsaga málsins er í stuttu máli þessi. Þegar Frakkar tóku upp metrakerfið undir lok 18. aldar var ákveðið að kílógramm skyldi samsvara massa eins lítra (rúmdesimetra) af vatni. Árið 1889 var skerpt á þessari skilgreiningu og ákveðið að hafa sem viðmið sérsmíðaðan sívalning úr blöndu af platínu og iridíni, sem varðveittur yrði í Alþjóðastofnun um mál og vog í Sèvres í Frakklandi.

Sívalningurinn vinstra megin á myndinni var upprunalegt viðmið kílógrammsins frá 1889 til 2019.

Eftirlíkingar af þessum sívalningi voru gerðar og þær sendar til margra landa. Á síðustu árum hefur komið í ljós að massi þessara sívalninga fylgist ekki að þannig að mismunurinn breytist með tímanum. Hver ástæðan er, vita menn ekki með vissu, en hugsanlegt er talið að sívalningarnir dragi til sín efni úr andrúmsloftinu í misjöfnum mæli. Því hafa vísindamenn ákveðið að skilgreina einingarmassann með öðrum hætti og nota til þess eina af fastastærðum eðlisfræðinnar, fasta Plancks, sem táknaður er með stafnum h. Tölugildi fastans er háð massaeiningunni, það er stærð kílógrammsins. Ákveðið var að skilgreina kílógrammið þannig að h fengi gildið 6,626 070 15 x 10-34, reiknað í svonefndum júl-sekúndum. Auk kílógrammsins er talan háð lengd metrans og tímalengd sekúndunnar, en þær einingar eru vel skilgreindar.

Spyrja má hvernig hið nýja kílógramm samræmist upphaflegu skilgreiningunni sem miðaðist við einn lítra af vatni. Massi tiltekins rúmmáls af vatni er háður hitastigi og er mestur nálægt 4 °C. Við skilgreiningu kílógramms árið 1799 var miðað við þennan hita. Samkvæmt nýjustu mælingum er massi lítrans við 4 °C og staðalloftþrýsting (sem einnig skiptir máli) 0,999 975 kg. Munurinn er því 1/40 úr grammi.

Mynd:


Þetta svar birtist upprunalega á vefsetri Almanaks Háskóla Íslands og er birt hér með góðfúslegu leyfi.

Höfundur

Þorsteinn Sæmundsson

stjarnfræðingur við Raunvísindastofnun

Útgáfudagur

18.2.2020

Spyrjandi

Tryggvi Axelsson, ritstjórn

Tilvísun

Þorsteinn Sæmundsson. „Hvernig er kílógrammið skilgreint?“ Vísindavefurinn, 18. febrúar 2020. Sótt 13. ágúst 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=78705.

Þorsteinn Sæmundsson. (2020, 18. febrúar). Hvernig er kílógrammið skilgreint? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=78705

Þorsteinn Sæmundsson. „Hvernig er kílógrammið skilgreint?“ Vísindavefurinn. 18. feb. 2020. Vefsíða. 13. ágú. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=78705>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig er kílógrammið skilgreint?
Í nóvember 2018 ákvað Alþjóðanefnd um mál og vog (Comité international des poids et mesures, CIPM ) að ný skilgreining á kílógrammi skyldi taka gildi í maí 2019. Eldri skilgreining hafði þá verið í gildi frá árinu 1889.

Forsaga málsins er í stuttu máli þessi. Þegar Frakkar tóku upp metrakerfið undir lok 18. aldar var ákveðið að kílógramm skyldi samsvara massa eins lítra (rúmdesimetra) af vatni. Árið 1889 var skerpt á þessari skilgreiningu og ákveðið að hafa sem viðmið sérsmíðaðan sívalning úr blöndu af platínu og iridíni, sem varðveittur yrði í Alþjóðastofnun um mál og vog í Sèvres í Frakklandi.

Sívalningurinn vinstra megin á myndinni var upprunalegt viðmið kílógrammsins frá 1889 til 2019.

Eftirlíkingar af þessum sívalningi voru gerðar og þær sendar til margra landa. Á síðustu árum hefur komið í ljós að massi þessara sívalninga fylgist ekki að þannig að mismunurinn breytist með tímanum. Hver ástæðan er, vita menn ekki með vissu, en hugsanlegt er talið að sívalningarnir dragi til sín efni úr andrúmsloftinu í misjöfnum mæli. Því hafa vísindamenn ákveðið að skilgreina einingarmassann með öðrum hætti og nota til þess eina af fastastærðum eðlisfræðinnar, fasta Plancks, sem táknaður er með stafnum h. Tölugildi fastans er háð massaeiningunni, það er stærð kílógrammsins. Ákveðið var að skilgreina kílógrammið þannig að h fengi gildið 6,626 070 15 x 10-34, reiknað í svonefndum júl-sekúndum. Auk kílógrammsins er talan háð lengd metrans og tímalengd sekúndunnar, en þær einingar eru vel skilgreindar.

Spyrja má hvernig hið nýja kílógramm samræmist upphaflegu skilgreiningunni sem miðaðist við einn lítra af vatni. Massi tiltekins rúmmáls af vatni er háður hitastigi og er mestur nálægt 4 °C. Við skilgreiningu kílógramms árið 1799 var miðað við þennan hita. Samkvæmt nýjustu mælingum er massi lítrans við 4 °C og staðalloftþrýsting (sem einnig skiptir máli) 0,999 975 kg. Munurinn er því 1/40 úr grammi.

Mynd:


Þetta svar birtist upprunalega á vefsetri Almanaks Háskóla Íslands og er birt hér með góðfúslegu leyfi....