fbpx

Proč se vám těsto na vánoční cukroví nezdrcne ani poté, co byla zpřesněna definice kilogramu

Zveřejněno: 28. 11. 2018

„Tak nám v Evropě už zase něco změnili. Máme novej kilogram. Říkali to v televizi. Teď to už váží všecko jinak!“ „Dejte pokoj, dyť já si předevčírem teprve koupila tu novou váhu do kuchyně s číslama místo ručiček… Ježíšmarjá, tak proto se mi ta bábovka zdrcla! Já to měla špatně navážený!“

Související…

Slunce je plné energie. Jak ji dostat na Zemi?Titulek "Vědci zjistili" nesnáším, říká Jiří DrahošIsaac Asimov nabídl zákony robotiky. Roboti i tak zabíjejí. Už od 1979

Tento rozhovor podle svědků proběhl v osmém patře jednoho z paneláků na pankráckém sídlišti během doby, než přijel z přízemí pro obě důchodkyně výtah. Jak debata pokračovala, už ovšem nevědí. Zdviž byla koncipována sice pro více osob, ovšem konstruktéři nepočítali s tím, že by s ní najednou jely právě zmíněné dámy. Považujeme nicméně za naši povinnost obě ženy ubezpečit o několika věcech. Jednak v tom protentokrát nemá prsty Evropa, kilogram za zdrclou bábovku nemůže a výtah, jehož nosnost je udávána jako 300 kg, si novou definicí jednotky hmotnosti rozhodně svá čidla lámat nehodlá.

Narozeniny na Sázecí kolík

Francouzská revoluce – tak jako spousta revolucí jiných – ústy svých dítek řekla, že odteďka už bude všechno jinak. Pomalu končilo osmnácté století a věda dostávala stále větší slovo ve vysvětlování, jak to vlastně na tom světě funguje, a tak Národní konvent (nejvyšší zákonodárný a výkonný orgán revoluční republiky) sice zrušil Královskou akademii věd, ale o dva roky později ustavil Národní ústav věd a umění, kde už lid nestrašilo slovo Královská, ale blažil výraz Národní.

Třeba pětadvacátého měsíce větrů byl Tuňák, po něm následovala Pampeliška, Sasanka, Netík, Jasan a měsíc končil Sázecím kolíkem.

Bylo tedy zapotřebí, aby bylo vědecky změněno pokud možno všechno, co připomínalo staré královské pořádky. Začalo se kalendářem a hodinami. Den měl najednou deset hodin, každá pak sto minut a minuty zase sto sekund. Měsíce dostaly svá jména podle převažujících povětrnostních podmínek jako Pluviose (měsíc dešťů), v každém bylo třicet dnů, které se dělily na desetidenní týdny. Každý den měl pak zapamatovatelný název jako „první“, „druhý“ a tak dále. Aby to ovšem nebylo tak jednoduché, každý z těchto dnů měl ještě jedno jméno, nezaměnitelné s kterýmkoli jiným dnem v roce. Jmenovaly se podle rostlin, zvířat a nářadí, takže třeba pětadvacátého měsíce větrů byl Tuňák, po něm následovala Pampeliška, Sasanka, Netík, Jasan a měsíc končil Sázecím kolíkem. Kdy máš narozeniny? No přece na Sázecí kolík...

Metrické měření

Zatímco takto komplikovaně zjednodušený kalendář neměl dlouhého trvání, nové definice do té doby používaných různých jednotek k měření přežily staletí. Na základě dobrozdání vědecké komise byla na den Břízy III. roku (pro ty, co se to ještě nenaučili, to je 18. germinal, tedy pro ještě méně ponaučené 7. duben 1795) nařízena povinnost používat „absolutní systém metrických jednotek“, a to s platností od roku 1801. Nebyli by to ovšem Francouzi, kdyby se spokojili s tím, že je budou používat jen oni sami, a při každé možné příležitosti apelovali na ostatní státy, aby tyto jednotky zavedly rovněž.

Kilogram byl navržen tak, aby odpovídal hmotnosti jednoho litru vody při maximální hustotě a normálním atmosférickém tlaku.

Tentokrát měli ovšem pravdu, kterou nepochopili ve Velké Británii ani v USA. Angličané si mysleli, že když uspěli ve světě se svým nultým poledníkem proti tomu francouzskému, že se jim to povede i s yardy a librami, to byl ovšem omyl. Sice ještě chvíli trvalo, než byla podepsána Metrická konvence, stalo se tak roku 1875, ale vědecký svět se měl už čeho chytit. „Chytal“ se jednak metru, který navrhla vědecká komise jako základní délkovou jednotku coby desetimilióntinu zemského kvadrantu, jednak kilogramu, základní jednotky hmotnosti.

Kilogram byl navržen tak, aby odpovídal hmotnosti jednoho litru vody při maximální hustotě (to jest při teplotě 3,98 stupně Celsia) a normálním atmosférickém tlaku. Pro obě jednotky byly vyrobeny etalony. Pro metr nejdříve mosazný, později platinový profil ve tvaru písmene „X“ (při teplotě 0 °C), pro kilogram pak válec o výšce i průměru 39 milimetrů ze slitiny iridia a platiny, takzvaný Le Grand K. Materiál byl zvolen kvůli odolnosti vůči korozi a otěru, tepelné stabilitě a vysoké hustotě, aby byl eliminován vztlak vzduchu i dalších vlivů, jako jsou statická elektřina a magnetické síly.

Etalon, který pohubl

Všechny státy, které přistoupily k Metrické konvenci, dostaly své kopie těchto etalonů. Ovšem s tou proklamovanou odolností to není nijak žhavé – kilogram, tedy jeho prototyp uložený u Mezinárodního úřadu pro míry a váhy (BIPM) ve francouzském Sévres, například ztratil za posledních sto let asi padesát mikrogramů hmotnosti. Jsou tu i další problémy. Původní definice kilogramu se odvolává na atmosférický tlak, jenže ten je zase určen právě pomocí hmotnosti. Navíc nelze hmotnost kilogramu sdělit na dálku někomu, kdo nemá k dispozici litr, vodu, teploměr a atmosférický tlak.

Buchta se kvůli kuchyňské (ani jiné) váze, která nepracuje s Planckovou konstantou, každopádně nezdrcne.

Proto bylo pro vědecký svět nutné něco udělat. To „něco“ znamenalo odvodit jednotku hmotnosti od neměnných fyzikálních veličin, jako už to bylo učiněno s metrem. Ten představuje nyní vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy, přičemž sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření odpovídajícího přechodu mezi dvěma hladinami struktury základního stavu atomu cesia 133 za teploty pozadí blízké 0 stupňů Kelvina. Kdyby se to zdálo někomu složité, nebo se zkouší tuto definici naučit. S kilogramem to bude horší.

Jak se určí kilo

Generální konference pro míry a váhy (CGPM – Conférence Générale des Poids et Mesures) schválila na svém 26. zasedání ve Versailles letos 16. listopadu změnu definice, která je založená na Planckově konstantě. Smiřme se nejdříve s tím, že budeme brát Planckovu konstantu jako konstantu fyzikální, o níž netřeba pochybovat, což samozřejmě není přesné.

Nyní si vezmeme ku pomoci wattové váhy. Ty se dají pochopit mnohem snáze. Jsou to vlastně kupecké rovnoramenné váhy, kde na jedné z misek leží závaží, konkrétně náš kilogram, a druhé rameno táhne k zemi elektromagnetická síla cívky s přesně změřeným elektrickým proudem. Přesnost měření zaručují další přístroje včetně laseru, ovšem nám postačí, že takto změříme buď Planckovu konstantu, známe-li přesnou hmotnost závaží, nebo – v našem případě – hmotnost závaží, známe-li Planckovu konstantu.

Pokud by nebylo vše jasné, tak se každopádně žádná velká revoluce nekoná. A buchta se kvůli kuchyňské (ani jiné) váze, která nepracuje s Planckovou konstantou, každopádně nezdrcne. Jde vlastně jen o to, aby byl vědecký svět na nějakou chvíli spokojen. Než bude zapotřebí „vyšší míry“ přesnosti.

foto: Shutterstock, zdroj: BBC

Tipy redakce

Je to podobně cenná komodita jako voda. I proto se písek krade z pláží

Je to podobně cenná komodita jako voda. I proto se písek krade z pláží

Loni v létě zaplatil jeden britský turista na Sardinii pokutu 1 032 eur, když byl...

Našla se nová planeta naší galaxie? Možná jde jen o černou díru

Našla se nová planeta naší galaxie? Možná jde jen o černou díru

Aby nějaký astronom objevil novou planetu v naší sluneční soustavě, to je věc...

Pokračováním v prohlížení těchto stránek souhlasíte s Podmínkami užití a Pravidly využití Cookies.