1千克的质量国际标准中是如何规定的以及这个规定的演变过程

Question

如题所述

Answer 1

最初规定在4℃时1立方分米纯水的质量为1千克。后来用铂铱合金(10%Ir加90%Pt)制成一个高度和直径都是39毫米的圆柱体,在1819年国际计量大会上批准为国际千克原器。它现今保存在巴黎的国际计量局总部，所有计量的测量都应溯源到该千克原器。 质量单位 古代质量单位和长度单位的情况相似，也有多种多样的形式。例如：在波斯用卡拉萨(Karasha)作质量的单位，约合0.834千克，埃及用格德特(gedet)，约合9.33克。 我国秦代度量衡制度中规定：1石＝4钧，1钧＝30斤，1斤＝16两。与现代国际单位制比较，1斤约合0�256千克。 英制中以磅(pound)，盎司(ounce)，打兰(dram)，格令(grain)作单位：1磅＝16盎司＝265打兰＝7000格令 不列颠帝国曾用纯铂制成磅原器，它是高约1.35英寸，直径1.15英寸的纯铂圆柱体。 最初的千克质量单位是由18世纪末法国采用的长度单位米推导出来的。1立方分米纯水在最大密度(温度约为4摄氏度)时的质量，就定为1千克。 1799年法国在制作铂质米原器的同时，也制成了铂质千克基准，保存在巴黎档案局里。 后来发现这个基准并不准确地等于1立方分米最大密度纯水的质量，而是等于1�000028立方分米。于是在1875年米制公约会议之后，也用含铂90%、铱10%的合金制成千克原器，一共做了三个，经与巴黎档案局保存的铂质千克原器比对，选定其中之一作为国际千克原器。这个国际千克原器被国际计量局的专家们非常仔细地保存在特殊的地点，用三层玻璃罩好，最外一层玻璃罩里抽成半真空，以防空气和杂质进入。随后又复制了四十个铂铱合金圆柱体，经过与国际千克原器比对后，分发给各会员国（包括一些已经不存在的国家，如荷属东印度[即今印度尼西亚]）作为国家基准，在第二次世界大战前，拥有国际千克复制件曾是一个国家的无上荣耀。历史上德国通过统一获得了4个复制件，而没收国际千克复制件也是对战败国的惩罚之一。跟米原器一样，千克原器也要进行周期性的检定，以确保质量基准的稳定可靠。 但是,在最近(2007年)的一次检查中，相关人员发现有118年历史、用铂和铱混合铸造的圆柱形铸件——国际千克原器减轻了大约50毫克。没有人能说出它的重量减轻的原因。虽然相关人员将这个千克原器小心地存放在巴黎附近的一个设施里，但它的重量还是发生了改变。 国际质量和测量局的物理学家里查德·戴维斯说，与众多复制品的平均质量相比，这个标准砝码轻了50微克。戴维斯说：“对于这个变化，我们尚未找出任何合理的原因。还不能确定究竟是标准砝码的材料质量变轻了，还是国家现行的通用砝码变重了。” 鉴于以上原因，世界各地的科学家们将于11月齐聚法国巴黎，最终由来自世界各地的专业人士决定任何度量单位的变化。 佐治亚理工学院物理学分校的名誉退休教授罗纳德·福克斯提议从今以后克(一千分之一千克)将被严格地定义成18×14074481个碳-12原子的重量。至少有两个重新定义千克的其他提议正在讨论中。它们包括:1`用纯硅原子球体取代铂金和铱混合圆柱体；2`利用已知的“瓦特天平”装置，并利用电磁能定义千克。 千克是最后一个通过人造物质，而不是基本物理属性定义的重要标准。例如，1983年，代表一米的距离被定义成光在两亿九千九百七十九万两千四百五十八分之一秒内行驶的距离，从而取代了两个点之间的距离的定义法。

Answer 2

法国大革命后，由法国科学院制定。原计划制作的是新颁布的质量的主单位——克的标准器，但因为当时工艺和测量技术所限，故制作了质量是克的1000倍的标准器，即千克标准原器——这也是国际单位制中质量单位是千克而不是克的原因。最初的定义和长度单位有关；1791年规定：1立方分米的纯水在4℃时的质量 ，并用铂铱合金制成原器，保存在巴黎，后称国际千克原器。1901年第3届国际计量大会规定：千克是质量(而非重量)的单位，等于国际千克原器的质量。千克用符号kg表示。千克力是工程技术中常用的计力单位，规定为国际千克原器在纬度45°的海平面上所受的重力。符号为kgf。工程技术书中常把“力”字省略，因此易与质量单位混淆，故上世纪我国曾规定使用重力又称重量，单位是千克力。
2008年04月,位于不伦瑞克的德国国家计量研究院的研究人员表示，他们将采用直径10厘米(4英寸)的纯硅体去界定比现在的千克质量定义更为标准的度量方法。目前，一个质量与千克最接近的铂铱圆柱体，作为国际统一重量单位一直存放在法国巴黎郊外戒备森严的金库内，但是由于消耗与磨损，它的质量正慢慢地减少，基本单位的准确性受到影响，误差越来越大。
新的纯硅体确实十分特殊，耗资200万欧元(约合320万美元)打造。纯硅体合俄罗斯、澳大利亚和德国科学精英之力，用时五年制造，重量无限接近于一千克，是完美的球体，纯度极高，99.99%的材料是一种称为硅28的硅同位素。德国不伦瑞克的科学家将从现在开始对纯硅体实施数千次实验，以测算制成它的硅原子数量。