Slo-Tech - Avogadrova konstanta je ena izmed pomembnejših konstant v kemiji in predstavlja število atomov v točno 12 gramih izotopa ogljika-12. Točna določitev Avogadrove konstante je eden izmed načinov, kako bi lahko na novo definirali kilogram, ki je še edina od osnovnih enot, ki temelji na človekovem izdelku. To poizkušajo doseči v mednarodnem Avogadro-Projektu, ki ga koordinira PTB v nemškem Braunschweigu od leta 2003. Za zdaj jim je uspelo izmeriti Avogadrovo konstanto z najboljšo natančnostjo doslej.
Iz zelo čistega izotopa silicija-28 so pripravili popolno kroglo, ki tehta točno en kilogram in sestoji iz enega samega monokristala. Z meritvami gostote, premera, parametrov kristalne rešetke in kakovosti površine so določili, da je vrednost Avogadrove konstante
6,02214078(18)\cdot10^{23}\mathrm{mol}^{-1} (napaka se odpravlja),
kjer vrednost v oklepaju podaja standardno deviacijo zadnjih dveh mest zaradi negotovosti meritve.
Dve krogli so dokončno spolirali v Avstraliji, parametre kristalne rešetke so določili z meritvami sipanja rentgenske svetlobe v Italiji, maso so določili v Nemčiji, Franciji in na Japonskem, gostoto pa v Nemčiji, Avstraliji in na Japonskem. Relativna napaka nove meritve je 30 milijardink, kar je skoraj dvakrat bolje od priporočene vrednosti iz leta 2008. Kot pravijo, so na dobri poti, da kilogram dovolj natančno določijo, da bomo lahko postavili drugo definicijo, ki bo predpisovala enako vrednost. Trenutni rezultat še ni dovolj dober, a napovedujejo še višjo natančnost.
bah. takšno monokristalno kroglo, ki ima btw. TOČNO število atomov za 1kg in ne nek približek, ima vsaka ciganka ki napoveduje prihodnost
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...
Me pa res zanima zakaj tako zelo komplicirajo s tako divjo natančnostjo. 1L vode = 1kg. :) Simpl. A je kje mogoče podatek zakaj potrebujemo izredno natančno zadevo?
Noup. Problem je da je enačba zapisana s črnim tekstom in vsebuje prosojnost. Not a big deal, a če je že omogočena črna tema, naj bo tudi gradivo kompatibilno.
Me pa res zanima zakaj tako zelo komplicirajo s tako divjo natančnostjo. 1L vode = 1kg. :) Simpl. A je kje mogoče podatek zakaj potrebujemo izredno natančno zadevo?
Ljudje imamo lepo navado da hočemo komplicirat. Drugače pa če bi imel izpeljavo preko 1L vode imaš problem.... Pri katerem tlaku, pri kateri temperaturi, pri kateri postavitvi zvezd v tretjem osončju. Na atomskem nivoju pa ni teh problemov. Veš da en atomček ima maso X, in da Y teh atomčkov predstavlja 1 kg.
Zakaj rabimo natančen kilogram? Ker je do sedaj prototip kilograma "kepa" kovine katere masa variira in to ni dobro. Natančno definicijo kilograma rabimo nareč zato, ker na njej bazira veliko ostalih merskih enot (sestavljenih) v SI sistemu [Pascal, Newton - in vse njegove izpeljanke].
Me pa res zanima zakaj tako zelo komplicirajo s tako divjo natančnostjo. 1L vode = 1kg. :) Simpl. A je kje mogoče podatek zakaj potrebujemo izredno natančno zadevo?
Me pa res zanima zakaj tako zelo komplicirajo s tako divjo natančnostjo.
Tako divjo natančnost zahteva industrija. Če se hočeš iti neko nanotehnologijo (v praksi), moraš to tudi moči meriti. Pa Kitajec, ki ti bo dobavil dele tudi. Hierarhičen sistem (merskih) etalonov ti pri tem praktično ne uide. In pri vsakem umerjanju etalonov nižje v hierarhiji se natančnost divje izgublja. Edina rešitev je torej, da ima vrhovni etalon divjo natančnost ... to pa posledično potegne za sabo vso to kompliciranje o katerem govori novica.
Temperaturo bi še lahko na tist blesav način določu: 0 ledišče, 100 vrelišče, vmes linearno, pa tudi to je odvisno od tlaka Kako boš tlak določu je pa drug problem, mogoče bi lahko iz podtlaka, ki ga povzroči vakuum. Je pa vseeno najbolj enostavno lepo z maso oboje izrazt.
Vodo zliješ v kocko, ki ima vsako stranico dolgo natančno 10 cm. Meter pa je že povsem natančno določen.
Humorist.
Za domačo nalogo pa zračunaj kakšen pogrešek bi imel tako realiziran etalon (začneš lahko že z realizacijo kocke, t.j. koliko nul bi smel napisati na koncu številke za volumen te kocke). Potem ko boš prišel do neke bedne tolerance (verjetno na kakšen miligram natančno), pa se bomo potrudili še mi in poiskali tehnologije, ki si jih s tamo slabim etalonom nesposoben izvesti.
Pa vrhovni etalon za temperaturo je določen s trojno točko vode. Tlak pa je, kot že omenjeno, izpeljana veličina.
Temperatura in tlak sta izpeljani količini iz mase. Zato moraš maso definirati invariantno od njiju.
Prvič slišim, da bi bila temperatura izpeljana iz mase. Lahko podaš dokaz? Tlak pa sploh ni osnovna enota, kar pomeni, da je izpeljana iz preostalih osnovnih enot (kot je masa, temperatura, itd.)
ne bi bilo morda bolje, če bi bila temperatura definirana s kakšno hitrostjo delcev, morda kar s cezijevimi, kot je sekunda?
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...
Temperatura in tlak sta izpeljani količini iz mase. Zato moraš maso definirati invariantno od njiju.
Huh? Od kdaj pa je temperatura izpeljana kolicina in kako jo izpeljes iz mase? Na strani BIPM (mednarodnega urada za teze in mere) takole definirajo kelvin
The kelvin, unit of thermodynamic temperature, is the fraction 1/273.16 of the thermodynamic temperature of the triple point of water.
Islam is not about "I'm right, you're wrong," but "I'm right, you're dead!"
-Wole Soyinka, Literature Nobelist
|-|-|-|-|Proton decay is a tax on existence.|-|-|-|-|
V vseh učbenikih termodinamike piše to. Če si v trojni točki in spremeniš katerokoli termodinamično spremenljivko, padeš iz trojne točke ven. Za vodo je to pri 0,01 °C in 0,0060373 atm, pri čemer je čisto vseeno, s čim merimo tlak.
@Jst: Ja, voda je seveda neka masa. Ampak ni ti treba vedeti ali imas eno kilo, en gram, eno unco ali eno tono vode, ker sta tlak in temperaturea trojne tocke (kot tudi ledisce in talisce pri nekem tlaku) neodvisna od kolicine vode.
@Thomas: No ja, pac vzames tisto trojno tocko, pri kateri je tlak manjsi od atmosferskega (ostale so pri najmanj 2000 barov).
Bivsa definicija stopinj Celzija je bila: 0 oC pri lediscu, 100 oC pri vreliscu, oboje pri eni standardni atmosferi. Za to definicijo si res rabil in tudi moral izmeriti tlak (se pravi, si moral poznati enote in odbrati tlak z neke skale).
Pri trojni tocki pa tlaka ni potrebno izmeriti, dovolj je, da s prilagajanjem tlaka in temperature privedes sistem v znano stanje. Koliksna je dejanska vrednost tlaka je irelevantno.
Vzameš tisto trojno točko, pri kateri je eno trdno, eno tekoče in eno plinasto agregatno stanje, pa si zadevo točno definiral. Drugi dve trojni točki sta sestavljeni iz treh različnih trdnih faz, ali pa iz dveh trdnih in ene tekoče.
Eh, to sploh ni tko točno ... temperatura gre 0,01 stopinje gor ali dol, pa sploh ne bomo izmerili razlike.
Nekdo bo moral osvežiti znanje termodinamike.
Trojna točka vode je privlačna za izbiro kot etalon, ker jo je enostavno praktično realizirati. Toliko časa spreminjaš tlak in temperaturo, da je v ustaljenem stanju! (dobro premešano) vidna vodna para, voda in led hrati. Takrat je temperatura točno (na ne vem koliko decimalk) 0.1oC. To temperaturo je tudi enostavno ohranjati - če izginja led, odvajaš toploto, če pa vodna para pa toploto dovajaš. Če se temperatura spremeni za npr. 0,001K padeš ven iz trojne točke, kar se jasno vidi - "izgine" ali led ali pa vodna para. Pa tu govorimo o ustaljenem stanju - sistem je blazno počasen.
Dodal bi le še to, da tako kot povsod pri menjavi agregatnega stanja, seveda tudi pri trojni točki vode tlak in temperatura nista dovolj za določitev termodinamičnega stanja (ker sta soodvisna). Da ne bo koga še to begalo.
Meritve temperature so v najboljšem primeru natančne na 1/10000 stopinje. In to ravno pri trojni točki vode, kjer se pazljivo kontrolira tudi tlak. Sicer je ta natančnost manjša.
Tako bi v skrajnem primeru, določili K na 1/1000000 natančno, vendar bi bila taka definicija pogojena s kg, m, in s.
Če ni kontrole tlaka, je takšna meritev bolj ohlapna.
Po drugi strani, pa maso in hitrost merimo bistveno bolj natančno. Milijardinko in bolje. Tako definiran Kelvin, eksplicitno definiran iz mase, razdalje in časa, bi bil bistveno natančnejši in nesporen.
Definiranje Kelvina iz trojne točke vode, je po drugi strani v protislovju s tem, da je možno Kelvin komot izpeljat iz energije, ki smo jo dovedli v naprimer 1 kg vodika. Tam se to manifestira kot kinetična energija molekul.
Za trojno točko se ve, da je pri 0,1oC in tlaku ... Ampak, ko pa ti to točko uporabiš kot etalon, pa znano temperaturo in tlak (oboje iz merilnikov) uporabiš samo zato, da na grobo nastaviš parametre. Kasneje pa temperaturo in tlak v majhnik korakih popravljaš toliko časa, dokler ne dosežeš trojne točke. Pri tem nastavljanju ne gledaš na termometer in na merilnik tlaka, ker sta nepomembna (nista absolutno natančna). Ko pa enkrat dosežeš termodinamično trojno točko pa daš noter termometer in mu nastaviš dogovorjeno temperaturo 0,1°C. Kolikšna je ta dogovorjena temperatura je nepomembno, ker ta trojna točka obstaja samo pod enimi pogoji in niso odvisni od izbire enot...
Kelvin je dogovorjena enota. Kolikšna je ta dogovorjena velikost je nepomembno, ker je razmerje še vedno enako. Primer: če monitor meriš v inčah ali v cm je vseeno, ker je absolutna velikost v obeh primerih enaka. Fizikalno gledano je temperatura res povp. kinetična energija molekul. Iz tega bi se res dalo sklepati, da je temperatura sestavljena enota... V tem primeru pa so pogledali, kaj je bolj praktično. Zaradi tega pa je stanje takšno kot je. Kelvin izpeljan iz vodika je enak Kelvinu, ki je določen iz trojne točke. Malo si poglej enačbe, pa boš ugotovil zakaj.
