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1焦耳等于多少公斤(1焦耳等于多少公斤力)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2022-11-02 14:20:16作者:YD166手机阅读>>

有了千克原器,是不是问题就解决了呢?太天真了。这个千克原器,如果每次都要拿出来做标准来比,那是不是很容易坏呢?坏不坏先不说,这拿来拿去的,沾了一粒灰上去,重量不就变了吗?就算不沾灰,金属也是会热胀冷缩的,还会氧化腐蚀,如果原器的重量一变,那岂不是全世界的秤都得跟着变呢?感觉我的体重都不准了呢。

为了解决这个问题,人们想了这么个办法。我可以造一些这个千克原器的复制品,平常用的时候,都跟这个复制品去比,然后没过几年再把这些复制品跟正品比来校准一下,这样不就行了么?而且,人们还发现,用90%的铂和10%的铱制成的合金,比纯铂更稳定,也更耐氧化和腐蚀,于是人们就用铂铱合金重新造了一个千克原器,替代了原来法国的那个,这个新的千克原器就叫做“国际千克原器”,当然了,它还是放在法国保管,一直到现在。同时,人们也用同样的铂铱合金造了一些复制品,这些复制品就是平时代替千克原器拿出来用来作为标准使用的。

国际千克原器长什么样呢?它是一个直径和高度均为39.17mm的圆柱体,其实就是很小的一块像砝码一样的东西。为了最大限度地保持稳定,这块东西被加了三层玻璃罩子,里面抽了真空,然后再放进法国巴黎国际计量局地下室的保险箱里。不仅如此,这块东西40年才会被拿出来一次,进行清洗和测量,到现在为止也就被拿出来过3次。

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传说中的国际千克原器

传说中的国际千克原器

即便如此,100多年过去了,这个原器和其他复制品之间的重量差距也开始越来越大,误差已经达到了几十微克。问题是,没人知道到底是复制品不准了呢,还是这个原器本身也不准了——这个问题是无解的。

可能你会说,几十微克才那么一点点,好像也没什么关系嘛?没错,对我们的日常生活来说,确实没什么关系,但是几十微克已经相当于几亿亿个原子的重量了,对于精密测量来说,这个误差简直是十万八千里了。

更重要的是,千克不止是一个质量单位这么简单,很多其他的单位也都是在千克的基础上定义的。比如说我们都知道力的单位是牛顿,而1牛顿的定义是让1千克的物体产生1m/s²的加速度所需要的力——你看,这里面还是出现了千克。

不仅如此,很多其他的单位还是用牛顿来定义的。比如能量的单位焦耳,1焦耳是1牛顿的力使物体移动1米所做的功,而功率的单位瓦特则是代表单位时间所做的功,这个连锁反应最终又传递到了电磁学的几乎所有单位,而电磁学又跟光学密不可分,结果光学的单位也都跟千克有关系——这就好像一叠多米诺骨牌,推到了一张,其他的就全都要倒下去。

1焦耳等于多少公斤,1焦耳等于多少公斤力(6)

其他基本单位与千克之间的依赖关系

其他基本单位与千克之间的依赖关系

这可怎么办呢?我们知道,二十世纪是量子力学的世纪,现在连小宝宝都要学量子力学了,比如说小扎的这张很有名的照片:

1焦耳等于多少公斤,1焦耳等于多少公斤力(7)

所谓量子,说的就是能量其实不是连续的,而是一份一份的,最小的那个一份能量就叫做一个量子,这一份能量的大小,我们可以用普朗克常数(h)来描述。量子力学的好处是放之四海而皆准,也就是说,量子力学的研究对象是最基本的粒子和能量,它基本上描述了宇宙的基本法则,所以在我们这个宇宙中,量子力学里的基本常数在任何时候都是不变的,当然,普朗克常数也不例外。

普朗克常数是这样定义的:

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