A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundos mudou em maio 20, 2019

A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundas mudanças hoje Um novo padrão define o quilograma a partir de maio 20, 2019. Shutterstock / Piotr Wytrazek

Nós medimos coisas o tempo todo - quanto tempo, quão pesadas, quão quentes, e assim por diante - porque precisamos de coisas como comércio, saúde e conhecimento. Mas garantir que nossas medições comparem maçãs com maçãs foi um desafio: como saber se o peso do meu quilograma ou o comprimento do medidor é o mesmo que o seu.

Tentativas foram feitas para definir as unidades de medida ao longo dos anos. Mas pode 20, 2019 - Dia Internacional de Metrologia - vê o revisão completa desses padrões entram em jogo.

Você não terá notado nada - você não será mais pesado ou mais leve do que no dia anterior - porque a transição foi feita para ser perfeita.

Apenas as definições das sete unidades básicas do SI (Système International d'Unités, ou o Sistema Internacional de Unidades) agora são completamente diferentes de ontem.

A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundas mudanças hoje Novas definições dos padrões (SI) para o quilograma (kg), metro (m), segundo (s), ampère (A), kelvin (K), mole (mol) e candela (cd). BIPM, CC BY-ND

Como costumávamos medir

Os seres humanos sempre foram capazes de contar, mas à medida que evoluímos, passamos rapidamente a medir comprimentos, pesos e tempo.

Os faraós egípcios fizeram com que as pirâmides fossem construídas com base no comprimento do antebraço real, conhecido como o Royal Cubit. Isto foi mantido e promulgado por padres engenheiros que mantiveram o padrão sob pena de morte.


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A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundas mudanças hoje Metrologia em ação - pesando as almas dos mortos e os egípcios Royal Cubit (a vara preta). Brynn Hibbert

Mas o cúbito não era uma unidade fixa ao longo do tempo - era cerca de meio metro, mais ou menos algumas dezenas de milímetros pela medida de hoje.

A primeira sugestão de um conjunto universal de medidas decimais foi feita por John Wilkins, em 1668, então secretário da Royal Society em Londres.

O ímpeto para fazer algo prático veio com a Revolução Francesa. Foram os franceses que definiram os primeiros padrões de comprimento e massa, com dois padrões de platina representando o metro e o quilograma em junho 22, 1799, nos Archives de la République em Paris.

Padrões Acordados

Os cientistas apoiaram a idéia, o matemático alemão Carl Friedrich Gauss sendo particularmente interessado. Representantes das nações 17 se uniram para criar o Sistema Internacional de Unidades, assinando o Tratado da Convenção do Metro em maio 20, 1875.

A França, cuja credibilidade na rua havia sofrido um ataque na guerra franco-prussiana e não era o poder científico que era antes, ofereceu um castelo surrado na Floresta de Saint-Cloud como um lar internacional para o novo sistema.

A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundas mudanças hoje BIPM, casa do SI. Brynn Hibbert (2012)

O Pavilhão de Breteuil ainda abriga o Bureau Internacional de Poids et Mesures (BIPM), onde reside o Protótipo Internacional do Quilograma (doravante o Big K) em dois cofres e três potes de vidro.

O Big K é um bloco polido de platina-irídio usado para definir o quilograma, contra o qual todos os pesos de quilogramas são medidos. (O original só foi pesado três vezes contra um número de cópias quase idênticas).

A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundas mudanças hoje Protótipo internacional do quilograma (o Big K). Fotografia cortesia do BIPM

Os britânicos, que tinham sido proeminentes nas discussões e haviam fornecido o quilograma de platina-irídio, se recusaram a assinar o tratado até a 1884.

Mesmo assim, o novo sistema era usado apenas por cientistas, com a vida cotidiana sendo medida em unidades tradicionais do Império, como libras e onças, pés e polegadas.

Os Estados Unidos assinaram o Tratado no dia, mas na verdade nunca o implementaram, mantendo sua própria versão do sistema imperial britânico, que ele ainda usa principalmente hoje.

Os EUA podem ter rido essa decisão em 1999, no entanto, quando o Mars Climate Orbiter (MCO) desapareceu em ação. o relatar o incidente, singularmente chamado de "infortúnio" (que custou US $ 193.1 milhões em 1999), disse:

[…] A causa básica para a perda da espaçonave MCO foi a falha em usar unidades métricas na codificação de um arquivo de software terrestre, “Forças Pequenas”, usado em modelos de trajetória.

Essencialmente, a espaçonave foi perdida na atmosfera de Marte quando entrou em órbita abaixo do planejado.

As novas definições do SI

Então, por que a mudança hoje? Os principais problemas com as definições anteriores eram, no caso da quilograma, eles não eram estáveis ​​e, para a unidade de corrente elétrica, o ampere, não pôde ser realizado.

E de pesagens contra cópias oficiais, achamos que o Big K estava lentamente perdendo massa.

Todas as unidades agora são definidas de maneira comum usando o que o BIPM chama de “constante explícita”Formulação.

A ideia é que tomemos uma constante universal - por exemplo, a velocidade da luz no vácuo - e, a partir de agora, fixemos seu valor numérico no nosso melhor valor medido, sem incerteza.

A realidade é fixa, o número é fixo e as unidades são definidas agora.

Portanto, precisávamos encontrar sete constantes e garantir que todas as medições fossem consistentes, dentro da incerteza de medição, e então começar a contagem regressiva até hoje. (Todos os detalhes técnicos são disponíveis aqui.)

A Austrália teve uma mão na criação do objeto macroscópico mais redondo da Terra, uma esfera de silício usada para medir a Constante de Avogadro, o número de entidades em uma quantidade fixa de substância. Isso agora define a unidade do SI, mole, usada principalmente em química.

A maneira como definimos quilogramas, medidores e segundas mudanças hoje Walter Giardini, do National Measurement Institute Australia, detém uma esfera de silício como parte do projeto de Avogadro. Brynn Hibbert

Do padrão ao artefato

O que do Big K - o quilograma padrão? Hoje ela se torna um objeto de grande significado histórico que pode ser pesado e sua massa terá incerteza de medição.

A partir de hoje, o quilograma é definido usando a constante de Planck, algo que não muda da física quântica.

O desafio agora é explicar essas novas definições para as pessoas - especialmente os não-cientistas - para que elas entendam. Comparar um quilograma com um bloco de metal é fácil.

Tecnicamente, um quilograma (kg) é agora definido:

[…] Tomando o valor numérico fixo da constante de Planck h para ser 6.626 070 15 × 10-34 quando expresso na unidade J s, que é igual a kg m2 s-1, onde o metro e o segundo são definidos em termos de c e ΔνCs.

Sobre o autor

David Brynn Hibbert, professor emérito de Química Analítica, UNSW

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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