千克及國(guó)際千克原器
千克，(符號(hào)kg)為國(guó)際單位制中量度質(zhì)量的基本單位，千克也是日常生活中最常使用的基本單位之一。是唯一一個(gè)有國(guó)際單位制詞頭的基本單位，也是唯一一個(gè)仍然使用人工制品作定義的國(guó)際單位(其他單位都用基礎(chǔ)物理特性作定義，以便于在不同的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)復(fù)制)。
1795年4月7日，克在法國(guó)被規(guī)定為相等于“容量相等于邊長(zhǎng)為百分之一米的立方體的水于冰熔溫度時(shí)的絕對(duì)重量”。由于商貿(mào)一般涉及的質(zhì)量遠(yuǎn)比一克大，又由于以水為標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量既不方便又不穩(wěn)定，所以為了商業(yè)法規(guī)必需制造出質(zhì)量水定義的實(shí)化儀。于是，人們制造了一個(gè)臨時(shí)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：一塊金屬人工制品，質(zhì)量為克的一千倍──千克。
同時(shí)，準(zhǔn)確判定一立方分米(一升)的水質(zhì)量的工作也展開了。雖然千克定義規(guī)定的水溫0℃是非常穩(wěn)定的溫度點(diǎn)，但是科學(xué)家們經(jīng)過多年的研究決定于1799年在定義中改用水最穩(wěn)定的密度點(diǎn)，也就是水達(dá)到最大密度時(shí)的溫度，當(dāng)時(shí)的量度結(jié)果為4℃他們斷定在最大密度時(shí)一立方分米的水相等于4年前臨時(shí)千克標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)質(zhì)量的99.9265%。同年，也就是1799年，人們制造出一塊純白金的原器，其目標(biāo)就是原器質(zhì)量會(huì)相等于(當(dāng)時(shí)科學(xué)上許可地盡量接近)4℃時(shí)一立方分米的水。該原器于六月被呈上國(guó)家檔案局，并于1799年12月被正式定為“檔案局千克”，而一千克的定義就相等于其質(zhì)量。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)維持了九十年。
自1889年起，國(guó)際單位制將千克的大小定義為跟國(guó)際千克原器(在專業(yè)度量衡學(xué)中很多時(shí)候會(huì)把它縮寫為“IPK”)的質(zhì)量相等。IPK由一種鉑合金制成，這種合金叫“Pt?10Ir”，即90%鉑及10%銥(按質(zhì)量比);然后把這種合金用機(jī)器造成39.17mm的直立圓柱體(高度=直徑)，這樣做可以把表面積減至最低。比起純鉑的檔案局千克，新加進(jìn)去的10%銥改善了硬度，但同時(shí)保留鉑的許多長(zhǎng)處：對(duì)氧化的高度抵抗性、極高密度、良好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性以及低磁化率。IPK與其六件姐妹復(fù)制品都被存放在國(guó)際計(jì)量局(BIPM)位于巴黎郊區(qū)的總部下層的儲(chǔ)藏室內(nèi)，有環(huán)境監(jiān)控的保險(xiǎn)箱里。(見下面的外部圖片)開啟保險(xiǎn)箱需要三條被分開保管的鑰匙。IPK的正式復(fù)制品可供其他國(guó)家作她們的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)之用。這些復(fù)制品大概每50年就要跟IPK比對(duì)一次。
IPK是1879年制造的三個(gè)圓柱體之一。1883年，IPK的質(zhì)量被發(fā)現(xiàn)跟八十四年前的檔案局千克的一致，并在1899年的第一屆國(guó)際度量衡大會(huì)中被正式指定為千克。維也納標(biāo)準(zhǔn)海水(有嚴(yán)格同位素控制的純凈水)密度的現(xiàn)代測(cè)量指出一立方分米的水，在最大密度時(shí)(3.984℃)比一千克只差25.05ppm。這個(gè)微小的差別，與IPK跟檔案局千克質(zhì)量一致這個(gè)事實(shí)，說明了超過209年前科學(xué)家們?cè)诹慷人芏燃爸圃鞕n案局千克的技藝是相當(dāng)高超的。
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