简述国际基本单位千克的发展 (1).pdfVIP

学术研究 ChinaScience＆TechnologyOverview 简述国际基本单位千克的发展 于斌 初永杰 王鹏程 柴方磊 (山东方圆建筑工程检测中心，山东济南 250000) 【摘 要】千克(Kilognn)是国际单位制中质量的基本单位，也是 日常生活中最常使用的基本单位之一。目前，千克是国际单位制基本单位中唯一 仍使用实物进行定义的单位，即被定义为国际千克原器的质量…．．2(J11年国际度量衡大会(cGPM)会议同意以普朗克常数重新定义千克， g4t~,J-~-2014 年会议上做 出决定 【关键词】千克 国际千克原器 国际单位制 普朗克常数 千克是国际单位制中质量的基本单位。1791年，法国科学院指 整零；IPK就是千克。然而，IPK因时间而成的质量变量，可经由比对 定拉瓦锡负责质量标准的制定。拉瓦锡提 出质量标准采用千克，规 世界各地正式复制品质量判定出来，这个过程被称为 “定期核准”。 定1千克是l立方分米的纯水在4℃时的质量。并用铂铱合金制成原 例如，美国拥有四个90％铂lO％铱的千克标准仪，其中K4和K20是 器保存在 巴黎 ，后称国际千克原器。l901年第3届国际计量大会规 1884年制的原批中四十个复制品的两个。K20被指定为美国的国家 定：千克是质量的单位，等于国际千克原器的质量。 首席标准。这两个原器，跟其他国家的一样，都要定期送回国际计量 作为国际单位制中的七个基本单位，千克的稳定性非常重要。 局(BIPM)作质量核准 。 例如力的单位牛顿就是定义为使一千克的物体有lm／s2的加速度， 除检核标准可能受到的一般磨损外，就算被小心收藏的国家原 若国际千克原器的质量有轻微的变动，牛顿的大小也会有相同程度 器也会因不同的原因而产生相对于IPK的质量变动(如图2)，当中原 的变动。而压强的单位帕斯卡的定义有用到牛顿，因此也会随之变 因有已知的，也有未知的。由于IPK与它的复制品都被存放于空气 化。这样的连锁反应会影响许多的单位，举例如能量单位焦耳的定 中，它们还是会经由表面吸附大气层中的灰尘而获得质量。因此会 义是用以一牛顿的力使物体位移一米所作的功，而功率单位瓦特的 用一种称为 “BIPM清洁法”的手续来清洁它们，这种方法是BIPM于 定义则是单位时间所作的力，都会受到影响。电流单位安培的定义 1939至1946年间开发的，当中手续有用沾有等量乙醚和乙醇的油鞣 也和力学单位牛顿有关，因此千克的变化会影响安培的大小 ．也会 革轻轻擦拭，用蒸馏过两次的水进行蒸气清洁，以及让原器在核准 影响其他电磁学的单位，例如库仑、伏特、特斯拉、韦伯等。甚至光度 前先放7至1O天。至2011年，国际千克原器的重量减少了大约50gg2[J。 基本单位坎德拉也会受到影响，而流明和勒克斯也随之影响。 科学家们已经找出不少理由要把 “千克”的定义给换掉。国际基 因为许多国际标准制单位的大小都和国际千克原器有关。因此 本单位总共是7个，其他6个基本单位的定义都已经通过物理常量再 国际千克原器的品质需要认真保护，以维持国际标准制的一致性。 定义 ，比如对于长度单位 “米”，现已放弃铂铱合金的米尺，改由恒定 尽管有最好的保护，但是 自从第三次周期性校正至今．全世界的国 不变的光速来定义；而时间单位 “秒”则以铯原子的裂变规律来定 际干克原器复制品的平均质量已和国际千克原器有5．7岖的误差。 义。在国际基本单位中，只剩千克还停留在100多年前的旧标准上。 世界各国的量测实验室要在第四次周期性校正时才能确定质量变 如何重新定义 “千克”，科学家参照了其他6个基本国际单位的 化的历史趋势是否会持续。 定义基准：用物理学常量来表示千克，比如 “米的定义便是在真空中 国际千克原器 (InternationalProtoWpeoftheKflogram，简 行进的光在299792458分之一秒内通过的距离。所以科学家正研究以 称IPK)是世界质量单位 “千克”的标准砝码，目前存放于国际计量局 更稳定的量子力学常数普朗克常数取代国际千克原器，重新对 “千 (BIPM)中(如图1o国际千克原器以铂铱合金铸造，