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主题:【原创】一公斤是多重? -- 猫元帅

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家园 存水的定义满足19世纪的精度要求,但是显然不满足21世纪

的精度要求。

1、氢有3种同位素, 1H、2H、3H

2、氧也有3种同位素 16O、17O、18O

这样水有的组成实际上有9种可能,你这个纯水到底指的的那种呢?

另外,水是两种元素组成的分子,他的分离和提纯就是一个问题,非常难以区分不同同位素组成的重量相同的分子,比如 1H17O的质量与2H16O的质量是几乎一样的,因此无法用离心机之类的进行分离。但是从量子力学角度1H17O的质量与2H16O的质量并不完全一样。另外 1H17O占用的空间与2H16O占用的空间也可能有微小的区别,这对精度也是有影响的。

另外一个问题是,水在4摄氏度下必须要容器,但是任何容器在微观条件下体积都是不确定的,因为容器壁必然有微小的突起和凹陷,虽然不大,但是放几个水分子还是没有问题的。因此,容器体积的精确测量也是难以实现的。

就现在科学界的方法是,用高纯度硅(只含有28si一种同位素),精密生长成为单晶体,然后测量体积。

优点是,硅是原子,性质单一,化学上也很稳定,并且同位素只有2种28SI、29SI,可以用离心分离技术提纯到6个9 等高纯度,单晶硅如果生产的好,可以形成非常规则、有序的晶格,在空间和结构上很稳定。稳定有序的晶格结构便于用长度测量的方法来计算28si的原子个数。

如果能精确的计算原子个数,那么就能精确的定义质量了。

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