Физика 7 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 75

   На протяжении длительного времени эталонами килограмма служили массивные цилиндры из платино-иридиевого сплава. Однако эти физические артефакты не были абсолютно стабильны: их масса могла изменяться под воздействием различных физических и химических явлений. Хотя эти изменения были крайне малы (порядка десятков микрограммов за столетие), они имели принципиальное значение для метрологии. Причины этих флуктуаций можно разделить на две основные категории: процессы, ведущие к увеличению массы, и процессы, приводящие к ее уменьшению.

   Факторы, увеличивающие массу: адсорбция и загрязнение

   Основной причиной увеличения массы цилиндров было осаждение на их поверхности различных веществ из окружающей среды. Этот процесс включает в себя:
   Поверхностное притяжение молекул: Поверхность платино-иридиевого сплава, как и любая другая, способна притягивать и удерживать молекулы из воздуха. В первую очередь это касается молекул воды (H₂O), углеводородов и других органических соединений, а также паров ртути (Hg), присутствующих в атмосфере. Платина, являясь хорошим катализатором, могла способствовать образованию на поверхности тонкого слоя загрязняющих веществ.
   Загрязнение при взаимодействии: Каждое взвешивание, перемещение или очистка эталона, несмотря на строжайшие протоколы, создавали риск микроскопического загрязнения. Частицы пыли, волокна, жировые следы могли остаться на поверхности цилиндра, увеличивая его массу.

   Факторы, уменьшающие массу: истирание и десорбция

   Уменьшение массы было связано главным образом с потерей вещества с поверхности эталона в результате следующих процессов:
   Механическое истирание: Процедуры очистки и промывки, которые регулярно проводились для удаления поверхностных загрязнений перед взвешиванием, неизбежно приводили к потере ничтожно малого количества атомов самого сплава. Каждая манипуляция с эталоном (установка на весы, перемещение) также могла вызывать микроистирание поверхности.
   Улетучивание (десорбция): Сплав мог медленно терять летучие компоненты, захваченные в процессе его изготовления. Также вещества, адсорбированные на поверхности ранее, могли со временем улетучиваться, особенно при изменении условий хранения (температуры, давления, влажности).
   Химическая эрозия: Хотя платиново-иридиевый сплав чрезвычайно устойчив к коррозии, очень медленные химические реакции с компонентами воздуха (например, озоном или соединениями серы) в течение десятилетий теоретически могли привести к потере массы.
   Именно нестабильность масс физических эталонов и расхождение в массах между главным эталоном и его копиями стали одной из ключевых причин для переопределения килограмма в 2019 году. Это было достигнуто через фундаментальную физическую постоянную — постоянную Планка, что позволило создать стандарт, который не подвержен старению и не зависит от физического артефакта.