Neden Kilogram Sonsuza Dek Değişiyor?

Dünyadaki her şeyin ağırlığına karar verme şeklimiz yanlış.

Sonuncusu, yani bildiğimiz “kilogram” ya da en azından, ölçübilim uzmanlarının ne olduğunu biliyoruz.

Bugün, 60 ölçü kanunu devlet temsilcileri, Fransa’nın Versailles kentinde buluşacak ve eski SI temel birimlerinin tanımlarına veda edip etmememiz gerektiğine oy verecek. Revizyon, bir birim tanımlamak ve evrensel doğal sabitler cinsinden tarif edilen bir metrik sistemi tanıtmak için kalan son nesne olan kilogram ile gider.

Ne Oluyor?

Şu anda, kilogramın ağırlığı, Fransa’daki Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosunda birkaç yuvalanmış çan kavanozunun altında oturan 129 yaşındaki platin-iridyum silindiri olan “ le grand K” kütlesine kararlaştırılmış olup değiştiği takdirde birimler de onunla birlikte değişir.

Le Grand’ın ağırlığı, 67 kopyası ile kıyaslandığında, kopyaların kitlelerinin yıllar içinde, muhtemelen çok az miktarda hava kirletici biriktirdikleri için ayrıldıklarını ortaya çıkardı. Bu, kilogram artefaktının kendisinin de değişmesini olası kılar – ama asla bilmeyiz, çünkü kilogram her zaman tam olarak 1 kg ağırlığındadır. Bu kaymayı durdurmak için kilogram yeniden tanımlanıyor.

Kilogramın Tanımı Ne Olacak?

Ölçü bilimcileri SI birimlerinin yeni tanımlarını evrendeki en istikrarlı şey üzerine kurmaya karar verdi. Kilogram, Planck sabiti, h (6.62 × 10−34m2 kg / s), daha geniş anlamda, E = mc² ile kütle enerjisini ilişkilendiren kuantum mekanik bir miktar ile tanımlanacaktır.

Kilogramın yeni bir başlangıç ​​yapması gerektiği açıktır. Ama neden diğer birimler de değişir?

Amper, kelvin ve mol’ün de problemleri var. Amperin tanımı, sonsuz uzunluktaki göz ardı edilebilir dairesel enine kesitin iki düz paralel iletkeninde akımı hakkında konuşuluyor. Akımı elektronun şarjıyla ilişkilendirmek daha mantıklıdır.

Fotoğraf : Le grand K artık dünyanın kitlesine karar verecek

Hem kelvin hem de mol tek bir maddeye dayanır: sırasıyla su ve karbon. Değişikliklerden sonra, kelvin bir partikülün kinetik enerjisini sıcaklığa bağlayan Boltzmann sabitini kullanacaktır. Mol, 120.112 kg karbon-12 ‘tanımında atomlar olduğu için en ilkel varlıklardan kurtulacaktır. Bunun yerine, 1mol sadece Avogadro’nun (N_A 6.022 × 10²³) parçacık sayısını içerecektir.

Saniye ve metre, temel sabitler olarak tanımlanmış olanla aynı kalacaktır – sırasıyla bir sezyum atomu ve ışık hızı ile bir elektronik geçiş. Işık şiddeti birimi, kandela, insan algısına dayanır ve aynı zamanda değişmeden kalır.

Bu, Kilogramın Ağırlığını Değiştirir mi?

Hayır. Dünya, eski ya da yeni kilogramda ifade edildiği gibi yine aynı (6 × 10²⁴ kg) ağırlığında olacaktır. Sadece 1kg veya 1mol ile tam olarak ne demek istediğimizi değiştireceğiz.

İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı’nda araştırmacı olan Michael de Podesta şöyle açıkladı: “Yeniden tanımlama, evinizin temeli üzerinde yapılan işlere benziyor: bunu yaparken çok para harcıyorsunuz ama daha sonra her şey tam olarak aynı görünüyor. Yapılan her şey yeraltı.”

Ancak, daha iyi bir temele sahip olmak gerekirse, gelecekteki şeylerin yıkılması daha az olasıdır.

Peki Uygulamada Herhangi Bir Fark Yaratıyor mu?

Hayır, bazı özel durumlarda, örneğin yüksek sıcaklık ölçümleri dışında yaratmıyor.

Kelvin, 273.16K (0.01 ° C) ‘de üçlü su noktasına bağlı olduğu sürece, çok soğuk (20K’nın altında) ve çok sıcak (1300K’nin üzerinde) ölçüm yapmak zorlaşır. Düzenli standart termometreler kullanmak, bu sorunun dışındadır.

Ultra yüksek sıcaklıklarda, bilim adamları bir cismin parlaklığını ölçer, bunu erime noktasındaki (1358K) bakırın parlaklığına göre karşılaştırır ve sonra bunu suyun üçlü noktasıyla karşılaştırırlar. Her adım belirsizlik ekler. Boltzmann sabiti üzerinden sıcaklığı doğrudan çalışmak çok daha doğrudur.

Değişiklikler Nasıl Oluyor?

En önemli şey, doğal sabitleri – h, N_A, k ve e – sabit sayısal değerleri vermekti. Bunun için mümkün olduğu kadar doğru ölçülmelidir; aksi halde, eski bir kilogram yeni birinden daha hafif veya daha ağır olabilir.

Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, N_A ve h’yi hesaplamak için oluşturulan 1 kg saf silikon küre ile sofistike deneyler gerçekleştirdiler. Var olan en mükemmel yuvarlak nesne için güçlü bir rakip, eğer küre dünyanın büyüklüğü ise, en yüksek dağının tepesi ve en derin vadisinin tabanı sadece 10 m ile ayrılacaktı. Avogadro küre ekibi, NA’yı milyarda 12 parça belirsizlik ile ölçmeyi başardı.

Belki de en az sezgisel ölçüm akustik termometreyle Boltzmann sabitinden biridir. Bunun için helyum-4 gazı olan bir kaptan bir ses dalgası gönderilir.

Rezonansken ses dalgasının frekansı ve dalga boyunun belirlenmesi ölçü bilimcilerin helyum moleküllerinin hızının ölçülmesine ve dolayısıyla k²’nin belirlenmesine izin verecektir.

Ve Bütün Bunlardan Sonra “Büyük K’ye” Ne Olacak?

Ünvanını “bir kilogram” olarak kaybedecek olsa da, önemli bir standart olmaya devam edecektir. Ancak ölçü uzmanları bir sonraki revizyon için çalışmaktalar. 2026 yılında hazır olacağını umuyorlar.

Bu makale kütle ve ağırlık arasındaki farkı açıklığa kavuşturmak için 16 Kasım 2018 tarihinde düzeltilmiştir.

Kaynak : chemistryworld.com