阿伏伽德罗常数的测量及物质的量的新定义

自1971年以来,物质的量摩尔(mol)确定为国际单位制(SI)的7个基本单位之一,由0.012千克碳-12的原子数目定义为1摩尔,由此它与千克的定义具有相关的特性。在千克采用普朗克常数重新定义后,摩尔将采用阿伏伽德罗常数重新定义。文章介绍了重新定义所做的工作及新定义使用的原理和实验测定。这些结果对物理学、化学和计量学均有重要的意义。     

质量基本单位千克的定义演变及其意义

千克的定义从米制公约起发展到国际千克原器,到现今基于普朗克常量的新定义,经历了200多年.新定义的最大特点是改变依赖实物的定义方式,基于自然常数,这是由于以实物定义具有不稳定性和不可靠性以及量值传递的不便性,且千克的重新定义使SI体系协调统一,并潜移默化地更新质量测量观.千克定义的演变无论对质量测量相关领域还是对大众对科学精神的不断认识都有着重要的意义.     

有可能用自然基准来定义“千克”吗?

众所周知,国际单位制(SI单位制)中有7个基本单位,它们是长度单位——米,质量单位——千克,时间单位——秒,电流单位——安培,温度单位——开尔文,发光强度——坎德拉和物质之量——摩尔。除了质量单位——千克外,其余6个单位都给定了明确的科学定义,例如: 1967年第十三届国际计量大会重新规定了时间位的定义:“秒是铯-133原子基态的两个超精细能及之间跃迁昕对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间”。 1971年第十四届国际计量大会规定:“摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0.012千克碳-12的原子数相等”。 1983年第17届国际计量大会通过了米的新定义,即:“1米是光在真空中在1/299 792 458秒的时间间隔内行程的长度。”这一定义对提高长度的测量精度,保证基准的稳定性和可复现性都十分有利。 现在只剩下质量单位千克还要靠公认的实物——国际千克原器充当基准。这实在是和科学技术日新月异的发展形势极不相称。有人戏称国际千克原器是计量科学中的“末代皇帝”,早就该送进历史博物馆去了。     

国际单位制基本单位之一：摩尔（mole）——现代计理科学专题之八

摩尔是SI基本单位之一，摩尔对化学和物理计量很重要。摩尔的采纳使化学有了基本单位，从而结束了无量纲的历史。通过阿伏伽德罗常量、摩尔质量等，实现了化学各量之间的换算，同时有可能重新定义质量单位－千克．国际计量界已全面合作，致力于不断提高测量阿伏伽德罗常量的准确度，并已经取得一定成就。当前准确测量阿伏伽德罗常量的技术关键主要是制备高纯的、完美无缺的、超高圆度的单晶硅球；准确测量其直径、圆度、密度、原子量、晶格常量、空穴等。     

当代计量学的现状和发展③——更新计量基本单位——质量"kg"定义的研究

国际计量单位制中的质量基本单位－kg是以放在巴黎国际计量局的千克原器定义的。质量“kg”基准的质量比平均每年0．5μg增长率在增长。它质量变化早已超过国际质量“kg”比对的精度。从20世纪50年代，科学家们对更新质量“kg”的定义进行了广泛深入的探索与大量的科学研究，有望21世纪初将会有所突破，利用基本物理常量或原子的物理特 性建立量子化质量“kg”新定义。本简要介绍这些科学研究的现状和展望。     

用瓦特天平精确测量普朗克常数——重新定义千克

正在美国国家标准与技术研究院(NIST)最新型号的瓦特天平NIST-4已首次完成了普朗克常数(h)的测量,结果是h=6.62606983×10~(-34)J·s。这一高精度的结果足以被用来准确地定义国际单位制中的"千克"。近130年来,千克的国际定义是基于一块铂铱金属,它存放在巴黎国际度量衡局(BIPM)。这个国际千克原器一直被认定是国际单位制(SI)的基础。尽管千克原器的保存环境受到严格控制,铂铱金属其表面仍不可避免地会发生氧化,从而导致质量损耗。科学界一直想用一种基于     

能量天平及千克单位重新定义研究进展

质量单位千克是国际单位制7个基本单位中惟一一个仍以实物定义和复现的基本单位.作为一种实物,其量值必然会因为环境因素及使用时的磨损而发生变化.但由于缺少更高一级的参考标准对其进行考察,国际千克原器的真实变化情况无从得知.国际计量委员会建议采用普朗克常数对千克重新定义,号召各个国家开展普朗克常数的精密测量研究工作,并要求至少有三种独立方案提供有效测量数据.自20世纪70年代起,英、美等国采用功率天平方案进行研究,国际阿伏伽德罗常数合作组织则采用了X射线单晶硅密度的方案.为了应对国际单位制的重大变革,2006年中国计量科学研究院提出了用能量天平法测量普朗克常数的新方案,其特点是可避免国外方案中困难的动态测量.2013年原型实验装置研制成功,证实了能量天平方案原理可行.此后,中国计量科学研究院开始了新一代能量天平装置的研制.2017年5月,中国计量科学研究院提交了普朗克常数的测量结果,不确定度为2.4×10~(-7)(k=1),该数据被国际科学数据委员会收入参考数据库.但由于数据的不确定度尚未进入10~(-8)量级,未被用于普朗克常数的定值.目前中国计量科学研究院正对几项主要的不确定度来源进行研究,预计在未来的两年内达可到10-8量级的不确定度.     

动态黑洞温度和熵的再讨论

定义新的乌龟坐标，采用薄膜模型，重新计算动态黑洞的温度和熵，解决了动态黑洞熵计算中存在的截断因子不确定问题.以Vaidya黑洞和直线加速运动黑洞为 例，对缓变的动态黑洞的温度和熵进行了重新分析与认识.  关键词： 熵 乌龟变换 截断因子 薄膜模型     

各向同性谐振子升降算符的矩阵元

重新定义各向同性谐振子的四类升降算符后，计算了它们的矩阵元，并且给出了归一化常数． 关键词：     

二维氢原子四类升降算符的矩阵元

重新定义了二维氢原子的四类升降算符，计算了它们的矩阵元，以使所求得的径向函数是归一化的。     

基本物理常量与国际单位制基本单位的重新定义

用固定若干基本物理常量的数值重新定义国际单位制基本单位，可以大幅度提高基本单位的准确性。     

点价δ~v的改造及其对A_nB_m型过渡元素化合物Δ_fH_m的相关性研究

定义了有效价电子数Ｚ′ｉ，引入了成键电子数ｍｉ，并对分子中原子点价δｖ重新定义为δｉ，用δｖ和δｉ构成的分子结构参数Ｘｖ和Ｘ对３３个ＡｎＢｍ型过渡元素卤化物标准生成焓的相关性研究表明，相关系数分别为０．９０９９，０．９４００。在δｉ中如用价电子数Ｚｉ代替Ｚ′ｉ，则相关系数仅为０．９２３５。     

点价δ^v的改造及其对AnBm型过渡元素化合物△fHm^Φ的相 …

定义了有效价电子数Ｚｉ，引入了成键电子数ｍｉ，并对分子中原子点价δ＾ｖ重新定义为δｉ，用δ＾ｖ和δｉ构成的分子结构参数Ｘ＾ｖ和Ｘ对３３个ＡｎＢｍ型过渡元素卤化物标准生成焓的相关性研究表明，要关系数分别为０．９０９９，０．９４００。在δｉ中如用价电子数Ｚｉ代替Ｚｉ，则相关系数仅为０．９２３５。     

关于惯量张量的注释

本文从物理学中转动惯量的传统定义出发，导出以并矢形式表示的惯量张量，然后又反过来，用这一张量重新给转动惯量及惯量积下定义。     

一种特殊的单位制——“准自然单位制”

指出了一些文献中关于自然单位制的论述中的不当之处.介绍了一种特殊的单位制——"准自然单位制."它可以看成国际单位制和自然单位制之间的桥梁.证明了通过重新定义基本单位,我们确实可以使基本常数c=h=G=kB=1/4πε0=K=1,通过重新定义摩尔可以导出电子的质量.     

SI基本单位的研究进展与改制动向

文章介绍了SI（国际单位制）基本单位的研究进展与改制动向，综述了实现质量、电流与温度单位自然基准的主要方法，展望了用基本物理常量重新定义SI基本单位的前景及对物理学研究的影响。     

滚动摩擦角

本文以刚性圆柱体和球体为例，在讨论了刚体作纯滚动时摩擦力的基础上，把摩擦角的概念引入刚体的滚动问题．文中重新定义摩擦角，使其包含一个常数因子，且新定义的摩擦角具有兼容性（静力学中不可滚动物体的常数因子恰好是１），从而使任何刚体不论是否存在滑动都可以用摩擦角来阐述．     

为什么把常量称为常数不妥？

<正>2019年3月,科学出版社出版了物理学名词委正式公布的《物理学名词》(第三版)^[1],其中与constant相关的部分术语的中文译名如表1所示。同年5月14日,计量学名词委员会对国际上新公布的关于“千克”、“开尔文”、“摩尔”等SI基本单位的英文定义,发布了《中文新定义》^[2]。     

质量单位千克定义的历史、现状和发展趋势

自1889年以来,千克的国际原器作为国际单位制(SI)质量单位的定义。这是SI定义基本单位最后一个人工制造的基准,它的重新定义必将影响着几个其他基本单位。文章介绍了瓦特天平的工作原理以及普朗克常数的实验测定。这些结果对物理学和计量学具有重要的意义。     

原子称重取代千克原器

 从1883年起,保存在法国塞夫勒市国际度量衡局两个玻璃罩中的一个铂铱合金圆柱体一直被作为国际标准质量单位--千克。千克这样定义已有100多年,期间总共只将它从玻璃罩中取出过3次。迄今对米标准原器的保存仍采取不少预防性措施,但这已经成了一种传统而已。