Restauration du sol

2008/03/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Le kilogramme est l'unité de base de la masse du système international d'unités. Il est défini comme la masse du prototype international de kilogramme. Cette définition a été adoptée en 1889 et est désormais en vigueur. Le prototype est un morceau de métal de 90% de platine et 10% d'iridium. Situé à côté de Paris, au Bureau international des mesures et des appartements: Il est connu comme Le Grand K et a la taille approximative d'une vallée. Sa masse est bien sûr un kilogramme. Il ne peut pas avoir d'autre valeur, car par définition il est le kilogramme.

Cependant, les récentes comparaisons de masse ne disent pas la même chose. En fait, il existe plusieurs copies distribuées dans le monde entier du kilogramme officiel qui comparent parfois le kilogramme officiel à ses copies. Lors de sa dernière mesure, Le Grand K a perdu 50 microgrammes par la moyenne des masses d'exemplaires. C'est-à-dire, le kilogramme officiel, au lieu d'un kilo, pèse 999,99995 grammes.

La définition de Kilogramme de hauts et de bas de masse n'a pas beaucoup de sens, c'est un problème à résoudre. Et ce n'est pas pour cela que la balance du séchoir de dessous la maison ne mesure pas bien le poids des pommes que nous achetons. Le problème est plus profond, car les définitions de certaines grandeurs physiques et chimiques dépendent plus ou moins de la masse, comme le mol (masse atomique ou moléculaire d'une substance en grammes) ou le newton (unité d'expression de la force exprimée en kg.m.s -1).

Plusieurs groupes de scientifiques cherchent depuis des années une nouvelle définition du kilogramme pour écarter définitivement ces erreurs de mesure. Ils ont fait beaucoup de propositions, mais surtout deux méthodes ont force. Pour l'instant, aucun d'eux n'a gagné cette compétition et passera quelques années pour adopter une nouvelle définition. La décision sur la définition du kilogramme correspond au Comité international des mesures et poids. Ils se réunissent régulièrement pour discuter des grandeurs définies et apporter les modifications nécessaires. Ils prévoient de choisir la nouvelle définition de Kilogramme pour 2011. À l'Assemblée générale.

Avant avec métro

Ce n'est pas la première fois que la commission internationale des mesures et des poids a dû redéfinir une ampleur. Comme le kilogramme, le métro a été défini par un objet jusqu'en 1983. C'était aussi un prototype en forme de bâton de platine iridium.

Et comme le kilogramme, celui-ci avait des problèmes de taille. Le problème a été résolu à la Conférence internationale sur les mesures et les poids de cette année. Le premier travail a été de déterminer la vitesse de la lumière, en convenant que la vitesse de la lumière était de 299.792.458 mètres par seconde. Depuis lors, s'agissant d'une grandeur totalement définie, ils ont trouvé une définition qui donnait au mètre une valeur inaltérable : Distance de la lumière sous vide en 1/299.792.458 secondes.

C'est ce que vous voulez faire avec le kilogramme. Les deux propositions les plus fortes nécessitent une solution similaire. Comme pour le métro, ils doivent nécessairement déterminer des constantes qui ne sont pas limitées. En principe, les constantes doivent avoir une valeur concrète, c'est pourquoi elles sont appelées constantes, mais parfois, étant des grandeurs dépendantes des autres, au lieu d'avoir une valeur déterminée, elles ont une plage de valeurs possible.

Une des options indique que vous pouvez définir le kilogramme en spécifiant le numéro d'Avogadro, et l'autre exige de limiter la constante de Planck pour pouvoir atteindre cet objectif. Le premier est connu comme le projet Avogadro et le second comme la balance Watt.

Détermination du numéro d’Avogadro

Le nombre d'Avogadro est une constante fondamentale de la physique. Il relie le monde physique macroscopique au monde submicroscopique des atomes. Sa définition est la suivante: Nombre d'atomes contenant 12 grammes d'isotopes de carbone. Ce nombre est d'environ 6,023 x 10 23, atomes trouvés dans 12 grammes de carbone.

Comme vous pouvez le constater, le nombre d'Avogadro dépend du gramme. Cela vous fait dépendre du prototype variable du kilogramme, c'est-à-dire ne pas être indépendant. Le fait que le kilogramme officiel ait des oscillations de 50 microgrammes suppose environ un trillion par atome!

La fixation définitive du numéro d'avogadro permettrait de définir le kilogramme. Pour le définir, les scientifiques croient que le nombre d'Avogadro doit avoir ces trois caractéristiques. D'une part, la valeur doit être un entier parce qu'elle représente un nombre d'atomes. D'autre part, il doit être une valeur dans la plage de valeurs actuellement autorisée. Enfin, le numéro d'Avogadro sélectionné doit être associé à un objet physique ; en définitive, le numéro d'Avogadro indique le nombre d'atomes d'un objet.

Au moment de décider quelle forme doit avoir l'objet, il ya plusieurs opinions parmi les scientifiques. Certains essaient de faire une sphère de silicium parfaite d'un kilogramme et une fois réalisée ils prétendent compter le nombre d'atomes par rayons X. D'autres proposent que l'objet ait un cube géométrique. Ainsi, il s'agirait d'un cube avec un certain nombre d'atomes de chaque côté, dont le cube donnerait la valeur du nombre d'Avogadro.

Les partisans que l'objet soit un cube disent que, étant une sphère, il est beaucoup plus difficile de relier le nombre d'atomes au volume de l'objet parce que le nombre est introduit pour calculer le volume, il serait donc impossible de donner une valeur très concrète.

Indépendamment de l'objet, et étant donné que le nombre d'Avogadro est le nombre d'atomes de 12 grammes des 12 isotopes de carbone, le kilogramme serait défini par cette méthode comme: 1000/12 x Numéro d'Avogadro. Comme le numéro d'Avogadro est une valeur limitée, il n'y aurait aucun risque d'incidence.

Utiliser la balance Watt

L'autre proposition de plus grande force pour la redéfinition du kilogramme est basée sur la soi-disant Balance de Watt. En définitive, par la balance de Watt ils déterminent la quantité de courant électrique nécessaire pour atténuer le poids d'une masse d'un kilogramme. En fait, le courant électrique produit la force électromagnétique, qui est celle qui exerce une force contre le poids.

La masse d'un kilogramme est placée dans le plat d'une balance, entourée d'une bobine de fil de cuivre et d'une bobine de matériel super-conducteur autour de cette dernière. Le champ électromagnétique nécessaire pour combattre le kilogramme est généré en faisant passer l'électricité à travers les bobines. En nous basant sur certaines propriétés physiques et en mesurant le courant électrique et la tension générée par le système, nous pouvons obtenir le rapport entre la masse mise en balance et la constante de Planck par des opérations.

Comme indiqué, la constante de Planck est également indéfinie, c'est-à-dire qu'elle n'a pas de valeur fixe. En assignant une valeur spécifique à la constante de Planck, vous obtiendrez une définition de masse (dans ce cas, le kilogramme) qui n'a pas besoin d'un objet.

En réalité, l'utilisation d'un prototype d'un kilogramme peut sembler une contradiction dans la définition du kilogramme, mais au moment où on détermine la force nécessaire pour faire face au poids de ce prototype, le prototype perdrait l'importance qu'il avait jusque-là et il ne faudrait plus utiliser.

Problème principal, précision

Il n'est pas clair lequel des deux méthodes choisiront. Dans tous les cas, la précision de l'un et de l'autre sera déterminante. Le plus précis lors de la mesure sera probablement ce qui aura une définition officielle.

En fait, le manque de précision que présente le prototype actuel a motivé la recherche de nouvelles voies de définition du kilogramme. Par conséquent, la grandeur à remplacer doit être plus précise que le prototype. L'incertitude du prototype officiel est de 0,05 par million, et avec d'autres méthodes jusqu'ici on n'a pas obtenu une telle précision. Pour approbation, le Comité international des mesures et poids a déclaré que l'erreur ne doit pas dépasser 0,02 par million.

Même s'ils ne l'ont pas encore obtenu, ceux qui parient sur une méthode et ceux qui parient sur l'autre sont convaincus qu'ils parviendront à augmenter la précision des mesures avant qu'il ne soit tard, et à développer une méthode qui se présenter à la réunion internationale des mesures et des poids.

Avec le choix de la Commission, nous aurons bientôt une nouvelle définition du kilogramme et le prototype amaigri actuel restera une pièce commémorative d'un musée. Nous ne savons pas si quand ils définissent ils obligeront tous les utilisateurs de balances à calibrer leurs appareils. Sûrement pas, et alors il sera votre décision d'adapter la balance qui a entre les mains à la nouvelle définition, ou de continuer le calibrage effectué pendant la durée de l'ancien prototype.