საკითხავისასარგებლოუცნაური

მსოფლიოში ყველაზე მრგვალი საგანი


ამ პოსტში სფერული სხეულის ერთერთ გამოყენების მაგალითს შევეხებით.

ვიცით, რომ ნებისმიერი ფიზიკური სიდიდე არის გაზომვადი, რომელიც შეედარება იმავე გვარის ფიზიკურ სიდიდეს ეტალონის სახით. მაგალითად, მეტრის ეტალონი გრინვიჩის მერიდიანის 10 მემილიონედი ნაწილი იყო. შემდეგ უფრო ზუსტი მეტრის განსაზღვრება შემოიღეს შეადარეს კრიპტონ 86 იზოტოპის ვაკუუმში 2p10 და 5d5 დონეებს კვანტური გადასვლის ტალღის სიგრძის 1/1650763.73 ნაწილს მეტრი ეწოდა. გარდა ამისა კიდევ არსებობს: დროის ერთეულ წამის, აბსოლუტურ ტემპერატურა კელვინის, დენის ძალა ამპერის, ნივთიერების რაოდენობა მოლის, სინათლის ძალა კანდელის და მასის კილოგრამის ერთეულის განსაზღვრება რაზეც შევჩერდებით. ეს ერთეულთა საერთაშორისო სისტემის სახელითაა ცნობილი. სიგრძის და მასის ეტალონების ორიგინალები სწორედაც რომ პარიზშია და ეს პოსტიც პარიზის ტრაგედიასაც ეძღვნება.

sigrdzis etaloni
Fig.1 – მეტრის ეტალონი.
Fig.2 კილოგრამის ეტალონი

  მკითხველმა შეიძლება იფიქროს ამას რა კავშირი შეიძლება ჰქონდეს სფეროსთან? სწორედაც რომ ფიზიკის ზოგიერთი ძირითადი კანონები სფეროს შემთხვევისთვისაა სამართლიანი. მაგალითად ნიუტონის მსოფლიო მიზიდულობის კანონი, სფერულ სხეულებისთვისაა გამოყვანილი. აგრეთვე კულონის კანონი სფერულ დამუხტულ სხეულებს ეხება. თუ რატომ არის ასე ეს სხვა საკითხია, მაგრამ მოკლედ, რომ ვთქვათ, სფერო ამარტივებს…

Fig.3 ნიუტონის მსოფლიომიზიდულობის კანონი
Fig.4 – კულონის კანონი

  ჩვენი პოსტის მაგალითია მსოფლიოში ყველაზე სფერული სხეული მსოფლიოში. ეს იმისთვისაა რომ მასის ეტალონი საერთაშორისო სისტემაში შეიძლება “გაფუჭდეს”, რადგან პლატინა ირიდიუმის შენადნობს, რომლისგანაც 1 კილოგრამი ეტალონია დამზადებული, ატომები დროთა განმავლობაში დაშლას განიცდის. ამიტომ კილოგრამი, როგორც ეტალონი, ზუსტი სიდიდე აღარ იქნება, არამედ ის მასა, რომელიც დროთა განმავლობაში მცირდება. ამიტომ ამ პრობლემის აღმოსაფვრელად დაამზადეს 1 კგ სილიციუმის სფერო, რომელიც 1 მილიონი ევრო დაჯდა. მასში დათვალეს ატომების რაოდენობა. თუკი ატომების ზუსტი რაოდენობა 1 კილოგრამში ვიცით, ამოცანას შევატრიალებთ და ატომების რაოდენობით ვიპოვით კილოგრამს. ქიმიის სკოლის კურსს თუ გავიხსენებთ: 12 გრამ ნახშირბად 12 იზოტოპში არის ატომების რაოდენობა, რომელიც ტოლია 6.02 გამრავლებული 10 ხარისხად 23 ატომის. ეს ავოგადროს მუდმივაა.

Fig.5 ავოგადროს მუდმივას საშუალებით კილოგრამის განსაზღვრა.

 ხოდა, სილიციუმის სფეროს რადიუსს ზუსტად თუ გავზომავთ და სფეროს მოცულობის ფორმულაში ჩავსვამთ: V=(4/2)*pi^3 და ამ მოცულობას გავყოფთ სილიციუმის ატომის მოცულობაზე მივიღებთ სფეროში ატომთა ზუსტ რაოდენობას. სილიციუმი მონო კრისტალური სტრუქტურაა ანუ სხვა მინარევები, აგრეთვე სხვა მონო კრისტალი (პოლი კრისტალი არაა) არ აქვს და ერთგვაროვანია. ამიტომ სილიციუმის მოცემული სფეროს ზუსტი დიამეტრის განსაზღვრაც საკმარისია მასის ეტალონის სახით შემმოვიდეს. მნიშვნელობა არ აქვს ატომები დაიკარგება თუ არა. მასის ერთეული კილოგრამი ამ არაპირდაპირი მეთოდით განისაზღვრება. ამიტომ 1 კილოგრამის ზუსტ განსასაზღვად მხოლოდ 1 კგ სილიციუმის სფეროს ზუსტი დიამეტრის გაზომვაა საჭირო, რომელსაც ლაზერებიანი ზუსტ გამზომ ხელსაწყოთი ზომავენ. ამიტომ აუცილებელია მოცემული სფერო იდეალურად მრგვალი იყოს .

 

 

 

loading...
თეგები

davitiu

ვარ ფიზიკოსი
Close
Close