Định nghĩa kilogram - Phần 1

Trong hơn một thế kỉ qua, kilogram (kg) – đơn vị quốc tế của khối lượng trong Hệ Đơn vị Quốc tế (SI) – được định nghĩa đúng bằng khối lượng của một vật hình trụ nhỏ sáng bóng, đúc vào năm 1879 bằng hợp kim platinum và iridium, được lưu trữ trong một bình vòm ba tầng khóa ở ngoại ô Paris.

Vật đó được gọi là Nguyên mẫu Quốc tế của Kilogram (IPK), và độ chuẩn xác của mỗi phép đo khối lượng hay trọng lượng trên khắp thế giới, cho dù đo theo pound và ounce hay theo milligram và tấn, tùy thuộc vào các khối lượng tham chiếu sử dụng trong các phép đo ấy có thể liên hệ chặt chẽ đến mức nào với khối lượng của IPK.

Tình huống đó đang sắp thay đổi. Cộng đồng đo lường thế giới đã lên kế hoạch định nghĩa lại kilogram, giải phóng nó khỏi sự ràng buộc với một tạo vật cỡ bằng quả bóng golf đặt ở một nơi nào đó, và thay vậy người ta xây dựng nó dựa trên một hằng số của tự nhiên. Chuyển biến đó sẽ là một bước đột phá trong lịch sử ngành đo lường.

Nguyên mẫu Quốc tế của Kilogram

Nguyên mẫu Quốc tế của Kilogram

Từ grave đến gramme

Vào cuối thế kỉ 18, nhà vua Louis XVI nước Pháp cho ban hành một hệ thống đo lường mới nhằm dẹp loạn tình trạng gian thương xảy ra dưới hệ thống đo lường cũ. Sắc lệnh của nhà vua khuyến cáo sử dụng cái sau này gọi là hệ mét thập phân, và đề xuất một đơn vị mới cho khối lượng gọi là grave. Grave được định nghĩa là khối lượng của một lít nước ở điểm băng.

Sau đó Cách mạng Pháp nổ ra. Nền cộng hòa mới phê chuẩn ý tưởng hệ mét với một vài thay đổi. Thay cho grave, Nền cộng hòa chọn một chuẩn mới gọi là gramme, nó được định nghĩa là trọng lượng tuyệt đối của 1 cm3 nước ở 4oC.

Tuy nhiên, tạo vật 1-gram làm bằng nước – chẳng lớn hơn một hạt đậu bao nhiêu – là không thực tiễn cho việc sử dụng trên thực tế. Vì thế, người ta chọn một cái thay thế khác giống như grave, một tạo vật kim loại rắn nặng gấp một nghìn lần một gram: một kilogram.

Vào ngày 22 tháng 6, 1799, Nền cộng hòa phê chuẩn tạo vật khối lượng mới, rèn từ platinum và được đặt tên là “kilogram kho lưu trữ” theo tên tòa nhà nơi giữ nó. Kilogram mới này đã thống trị chuẩn khối lượng ở nước Pháp trong gần một thế kỉ.

Tranh khắc gỗ, khoảng năm 1800, minh họa các chuẩn đo lường mới

Tranh khắc gỗ, khoảng năm 1800, minh họa các chuẩn đo lường mới. Từ trái sang: lít, kilogram, và mét.

Hiệp định Mét năm 1875

Khi kinh tế toàn cầu lớn mạnh vào thế kỉ 19, chuyện đo lường khối lượng trở nên hệ trọng. Mỗi quốc gia duy trì các chuẩn đo riêng của mình thường không tương thích với chuẩn riêng của những nước khác.

Vào ngày 20 tháng 5, 1875, mười bảy nước khác nhau đã kí một hiệp định gọi là Hiệp định Mét thiết lập các nguyên mẫu quốc tế mới cho khối lượng và chiều dài. Thỏa thuận đó định nghĩa đơn vị chính thức của khối lượng là kilogram (kg) và phong ấn nó với một tạo vật kim loại mới có khối lượng về cơ bản bằng với “kilogram kho lưu trữ”. Chuẩn mới này được làm bằng hợp kim của platinum (90%) và iridium (10%) và được gọi là Nguyên mẫu Quốc tế của Kilogram (IPK).

Các bản sao của IPK, còn gọi là "le grand K" ("K lớn”), được gửi đến các nước đã kí kết hiệp định. Vào năm 1890, nước Mĩ nhận về bản sao thứ tư và thứ hai mươi – gọi là K20 và K4 – và những bản sao này vẫn đang làm nhiệm vụ của nó là chuẩn kilogram quốc gia chính thức (K20) và chuẩn kiểm tra (K4). Chúng được cất giữ tại trụ sở Gaithersburg trực thuộc Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) ở bang Maryland, cùng với ba chuẩn kilogram bổ sung mà nước Mĩ nhận thêm sau này.

Bốn trong năm nguyên mẫu kilogram quốc gia ở Mĩ

Bốn trong năm nguyên mẫu kilogram quốc gia ở Mĩ, trong đó có K20 (trước) và K4 (sau).

Sau định nghĩa lại vào năm 2018, IPK sẽ mất vai trò chuẩn chính thức của nó. Nhưng các tạo vật vẫn sẽ được dùng làm cách thực tiễn nhất để chuyển tải các chuẩn mới đến khắp mọi nơi cần sử dụng – từ các phòng thí nghiệm tầm cỡ thế giới cho đến từng quầy tạp hóa địa phương.

Xem tiếp Phần 2 >>

Nguồn: NIST

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Phi thuyền Parker của NASA sẽ ‘chạm’ đến Mặt Trời
15/08/2018
NASA vừa phóng một phi thuyền lên nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và gió mặt trời. Tàu vũ trụ Parker Solar Probe đã cất cánh
Ngưng tụ Bose-Einstein
07/08/2018
Trong số năm trạng thái mà vật chất có thể tồn tại, có lẽ ngưng tụ Bose-Einstein là trạng thái bí ẩn nhất. Trong khi thể
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 16)
31/07/2018
Các lớp vỏ con electron Theo phương trình đã nêu ở phần trước thì các electron thuộc cùng một lớp vỏ có năng lượng y hệt
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 15)
30/07/2018
Tính các mức năng lượng Khi phân tích quang phổ, các nhà vật lí thường phải tính các mức năng lượng gần đúng của electron
Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com