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キログラム原器の白金イリジウムが廃止~各国でプランク定数を元に

2019年09月11日
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単位には色々ありますが、基本となるのは長さ(m)、重さ(Kg)、時間(s)のMKS単位系があります。

単位はそれを「1」として基準となる値です。

 

昔はいろんな地域によって、長さや重さには色んな単位がありましたね。

長さ(距離)だけでもゴルフで使うヤードや競馬で使うハロンやマイル、日本でも尺や里など様々あります。

そこで国際標準として定められたのが「SI単位」で各国共通になりました。

 

◎重さのキログラムは原器を基準としていた

重さ(質量)にもgグラムの他、ポンドやオンス、斤などがあります。

SI単位はKgキログラムであり、gは1Kgの1000分の1です。
つまり1000gで1Kg。さらに1000Kgが1トンです。

 

この1キログラムを決めるのにも、世界各国基準となるものが存在しました。

それが「キログラム原器」です。

その昔は、「水1Lが大気圧下で4℃の時の質量」でしたが、水の重さは微妙な気圧と温度の変化で変わるため、どんな条件下でも一定の質量の「キログラム原器」が作られました。

 

ちなみに、長さのメートルは「地球の海抜0mの子午線の赤道から北極までの長さの1000万分の1」です。

なので、地球の縦の円周は4000万m=4万キロです。赤道は40075キロで地球の自転による遠心力で少し長くなっています。

 

国際キログラム原器(IPK)は、直径と高さが39mmの円柱形の、Pt白金90%、Irイリジウム10%からなる合金製の金属塊の重さとされました。
フランスのパリに保管されています。

それが各国に気温や湿度の管理された厳重な場所で保管されています。
日本では産業技術総合研究所にあります。

通常の金属は、酸化や腐食、温湿度による形状の変化がありますが、耐久性の非常に高い変化しにくい合金として「白金イリジウム合金」が使用されたのです。

 同様に白金インジウム合金の「メートル原器」が存在しています。

◎イリジウム(Ir)は密度が高い

イリジウムはギリシャ神話の虹の女神である「イーリス」にちなんで名付けられました。

イリジウムは白金の残差として、オスミウムと共に発見されました。

非常に硬い金属で変化しにくく、融点が高い非常に安定な金属です。

 

そして、オスミウムの次に高い密度(22.56g/cm3)があります。

ちなみに純金の密度は、19.32g/cm3です。

 すいへーりーべー元素記号覚え方集(下ネタで周期表やイオン化傾向)

◎キログラム原器の廃止の理由とは

このキログラム原器は130年間、世界の基準として使用されてきましたが、2019年5月20日に再定義されることとなりました。

定義された理由は、数年に1度の校正での清掃や吸着などによって質量が増えていたことが分かりました。

その量は1年でわずか0.5マイクログラム(μg) 1gの1000000(百万分の1)です

物質であることからわずかでも増減すると言うことで、無視できない量として再定義されることとなりました。

 

そこで、自然界では変わることのない物理定数の「プランク定数」を基に計算して、1キログラムを定義する方法に変更となりました。

プランク定数とは、光子のもつエネルギーと振動数の比例関係をあらわす比例定数(ε=hν)のhで、6.62607015×10−34 J s、で表されます。

また、メートルも同じく、「1秒の 299792458 分の1の時間に光が真空中を伝わる距離」として定義されています。

 

 

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