千克及國際千克原器

千克，(符號kg)為國際單位制中量度質(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。是唯一一個有國際單位制詞頭的基本單位，也是唯一一個仍然使用人工制品作定義的國際單位(其他單位都用基礎物理特性作定義，以便于在不同的實驗室內(nèi)復制)。

1795年4月7日，克在法國被規(guī)定為相等于“容量相等于邊長為百分之一米的立方體的水于冰熔溫度時的絕對重量”。由于商貿(mào)一般涉及的質(zhì)量遠比一克大，又由于以水為標準的質(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)量水定義的實化儀。于是，人們制造了一個臨時的質(zhì)量標準：一塊金屬人工制品，質(zhì)量為克的一千倍──千克。

同時，準確判定一立方分米(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，但是科學家們經(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，也就是水達到最大密度時的溫度，當時的量度結(jié)果為4℃他們斷定在最大密度時一立方分米的水相等于4年前臨時千克標準目標質(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，其目標就是原器質(zhì)量會相等于(當時科學上許可地盡量接近)4℃時一立方分米的水。該原器于六月被呈上國家檔案局，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。這個標準維持了九十年。

自1889年起，國際單位制將千克的大小定義為跟國際千克原器(在專業(yè)度量衡學中很多時候會把它縮寫為“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，新加進去的10%銥改善了硬度，但同時保留鉑的許多長處：對氧化的高度抵抗性、極高密度、良好的導電與導熱性以及低磁化率。IPK與其六件姐妹復制品都被存放在國際計量局(BIPM)位于巴黎郊區(qū)的總部下層的儲藏室內(nèi)，有環(huán)境監(jiān)控的保險箱里。(見下面的外部圖片)開啟保險箱需要三條被分開保管的鑰匙。IPK的正式復制品可供其他國家作她們的全國標準之用。這些復制品大概每50年就要跟IPK比對一次。

 

 

 

 

IPK是1879年制造的三個圓柱體之一。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年的第一屆國際度量衡大會中被正式指定為千克。維也納標準海水(有嚴格同位素控制的純凈水)密度的現(xiàn)代測量指出一立方分米的水，在最大密度時(3.984℃)比一千克只差25.05ppm。這個微小的差別，與IPK跟檔案局千克質(zhì)量一致這個事實，說明了超過209年前科學家們在量度水密度及制造檔案局千克的技藝是相當高超的。

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