Kilogram už nebude jako dřív. Vědci změnili jeho definici

9
hmotnost závaží
Ilustrační foto (zdroj: SteenJepsen / Pixabay)

Na 26. konferenci Mezinárodního úřadu pro míry a váhy (BIPM) se členské země, mezi něž patří i Česko a Slovensko, dohodly na nové definici čtyř základních jednotek SI (kilogramu, ampéru, kelvinu a molu) a nové formulaci dalších zbylých tří (sekundy, metru a kandely). Změny, o nichž se debatovalo v poslední dekádě, oficiálně vstoupí v platnost 20. května 2019.

Pro běžného Frantu fyzika se nic zásadního nemění, nebude muset kupovat nové pravítko ani váhu. Pro obor jako takový jde ale o zásadní událost, neboť jednotky všech základních veličin (délka, hmotnost, čas, el. proud, termodynamická teplota, látkové množství a svítivost) budou definovány podle fyzikálních a technických konstant.

Vztahy mezi základními jednotkami SI
Vztahy mezi základními jednotkami SI (zdroj: Emilion Pisanty / Wikipedia)

To již dnes platilo pro šest z nich. Výjimkou ale byla hmotnost, která se stále odvíjí od tzv. etalonu. Kilogram je hmotnost rovnající se prototypu válce uloženého na BIPM v Sévre a jeho kopiích, které mají členské státy k dispozici (u nás Český metrologický institut). Válec s výškou i poloměrem 39 mm je vyroben ze slitiny platiny a iridia a je uložen ve dvojitém skleněném krytu, aby se neměnil pod vlivem vnějšího prostředí. Přesto se v průběhu času hmotnost prototypu kilogramu snížila o 50 mikrogramů (odpovídá hmotnosti lidské řasy).

Státní etalon hmotnosti
Státní etalon hmotnosti (zdroj ČMI)

Vědci proto jednohlasně odsouhlasili, že i hmotnost je třeba definovat pomocí neměnných fyzikálních jevů, nikoliv fyzického předmětu. Kilogram tak bude nově odvozen od hodnoty Planckovy konstanty. Ta závisí na energii fotonu a frekvenci odpovídající jeho vlnové délce.

Nová definice základních jednotek SI

Jednotka Stávající definice Navrhovaná definice
sekunda (s, čas) Sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření odpovídajícího přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133. Sekunda, symbol s, je SI-jednotka času. Je definována fixováním číselné hodnoty cesiové frekvence ΔνCs, přechodové frekvence atomu cesia 133 v klidovém stavu při přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu, rovné 9 192 631 770, je-li vyjádřena v jednotce Hz, jež je rovna s-1.
metr (m, délka) Metr je vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy. Metr, symbol m, je SI-jednotka délky. Je definována fixováním číselné hodnoty rychlosti světla ve vakuu rovné 299 792 458, je-li vyjádřena v jednotkách m·s-1, kde sekunda je definována ve smyslu ΔνCs.
kilogram (kg, hmotnost) Kilogram je jednotka hmotnosti; je rovna hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu. Kilogram, symbol kg, je SI-jednotka hmotnosti. Je definována fixováním číselné hodnoty Planckovy konstanty rovné 6,626 070 15 × 10-34, je-li vyjádřena v jednotkách J·s, což se rovná kg·m2·s-1, kde metr a sekunda jsou definovány ve smyslu c a ΔνCs.
ampér (A, elektrický proud) Ampér je stálý elektrický proud, který protéká dvěma rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči o zanedbatelném průřezu umístěnými ve vakuu 1 m od sebe, jestliže mezi vodiči působí magnetická síla o velikosti 2×10-7 newtonu na jeden metr délky vodiče. Ampér, symbol A, je SI-jednotka elektrického proudu. Je definována fixováním číselné hodnoty elementárního náboje rovné 1,602 176 634 × 10-19, je-li vyjádřena v jednotce C, což se rovná A·s, kde sekunda je definována ve smyslu ΔνCs.
kelvin (K, termodynamická teplota) Kelvin, jednotka termodynamické teploty, je rovna zlomku 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody. Kelvin, symbol K, je SI-jednotka termodynamické teploty. Je definována fixováním číselné hodnoty Boltzmannovy konstanty k rovné 1,380 649 × 10-23, je-li vyjádřena v jednotkách J·K-1, což se rovná kg·m2·s-2·K-1, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu h, c a ΔνCs.
mol (mol, látkové množství) Mol je látkové množství systému, který obsahuje stejný počet elementárních entit, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku 12C. Mol, symbol mol, je SI-jednotka látkového množství. Jeden mol obsahuje přesně 6,022 140 76 × 1023 elementárních entit. Toto číslo je fixovaná číselná hodnota Avogadrovy konstanty, NA, je-li vyjádřena v jednotce mol-1 a je nazývána Avogadrovo číslo.

Látkové množství, symbol n, systému je mírou počtu specifikovaných elementárních entit. Elementární entitou může být atom, molekula, iont, elektron nebo jakákoliv jiná částice či specifikovaná skupina částic.

kandela (cd, svítivost) Kandela je svítivost zdroje, který vydává monochromatické záření o frekvenci 540×1012 Hz, jehož intenzita v daném směru je 1/683 wattů na steradián. Kandela, symbol cd, je SI-jednotka svítivosti v daném směru. Je definována fixováním číselné hodnoty světelné účinnosti monochromatického záření o frekvenci 540 × 1012 Hz, Kcd, rovné 683, je-li vyjádřena v jednotkách lm·W-1, což se rovná cd·sr·W-1 nebo cd·sr·kg-1·m-2·s3, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu h, c a ΔνCs.

 

Kilogram už nebude jako dřív. Vědci změnili jeho definici

Ohodnoťte tento článek!
4.4 (87.69%) 26 hlas/ů

9 KOMENTÁŘE

  1. problém bude, až lidstvo postupně zdegeneruje a zapomene umět tyto tzn. vcelku obyčejné, ale pro život důležité, konstanty měřit pomocí těchto nových fyzikálních konstant.
    Už jsem zvědavý, až po nějaké katastrofě, bude třeba vyrobit nějaký nový metr nebo kilogram. Ta doba tu již byla, a bylo to po pádu a konci říše římské, kdy na mnoho staletí se dějiny propadly do doby temna a od 7 století do nějakého 10-12 století neexistuje mnoho záznamů o civilizaci. A to jsme zapomněli výrobu betonu a nebo později damascénské oceli.

    • Tak nekdo prijde, udela jeden vetsi krok, tak dlouhy se udela klacek a to bude prvni definice metru. Vezme nejaky kamen a rekne „toto je jednotka hmotnosti a budeme ji rikat kilogram“. Jak myslis, ze prvni merne jednotky byly definovany? Proc asi vznikl palec, stopa, loket? Cas zase vznikl z dne a noci, atd.

        • Jistě já jsem to myslel tak trochu ironicky.
          1 kilogram je 1 litr vody. Každý má možnost plusmínus si ten kilogram vyrobit a nebo odhadnout. Ale to se zapomene. Dnešní děti si neumí představit proč a jak funguje mobil nebo kalkulačka. Proč hraje gramofon atd. Teď jim budeme říkat, že kilogram se spočítá z nějaké velmi malé konstanty kterou si neumí představit, místo aby jsme jim řekli že je to litr vody a nebo ten konkrétní etalon.

          • Všechny tyhle definice jsou pro normální lidi nepředstavitelné.
            Sekunda z (teď přesně nevím tak plácnu) cca 9 miliard kmitů césia a vtip je, že to nelze změřit, protože nelze dosáhnout absolutní nuly, takže tam jsou ještě nějaké korekce.
            Metr vychází z rychlosti světla ve vakuu kde je potřeba ona sekunda, resp. její cca 1/3 000 000 část.
            By mě docela zajímalo s jakou přesností se tohle všechno měří.