Divulgación Definición de las Unidades del Sistema Internacional

[Alriga]

... Actualmente la definición de kilogramo es “la masa que tiene el prototipo internacional, un cilindro compuesto de una aleación de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sèvres, cerca de París”

Del kilogramo patrón construido en 1889 hay copias en diversos centros de metrología de diferentes países, y a partir de esas copias se obtienen otras copias que se guardan en Laboratorios de Calibración y Universidades y se utilizan para calibrar balanzas, dinamómetros,…

Cada 40 años el prototipo internacional de París se compara con las copias-patrón de los centros de metrología nacionales para observar discrepancias: vamos, como el capitán y el relojero Según parece, desde su construcción se estima que el patrón podría haber perdido unos 50 microgramos.

Esta situación está probablemente a punto de cambiar: en la Conferencia General de Pesos y Medidas que tendrá lugar en París del 13 al 16 de Noviembre de este año 2018 probablemente se apruebe una nueva definición de kilogramo a partir de la Constante de Planck, de forma similar a como el metro ha sido definido a partir de la Velocidad de la Luz.

Además del prioritario cambio de definición de kilogramo (la única unidad que aún queda vinculada a un objeto físico), también se pretende cambiar a mejor las definiciones de kelvin, mol y amper ...

Se acerca el 13/16 de Noviembre …

El 16 de noviembre, en Versalles, Francia, se espera que representantes de 57 países hagan Historia. Votarán para transformar drásticamente el sistema internacional que sustenta la Ciencia y el comercio mundial. Esta acción hará realidad el sueño científico de 150 años de un sistema de medición basado completamente en las propiedades fundamentales de la Naturaleza.
El Sistema Internacional de Unidades, conocido informalmente como el sistema métrico -la forma en que el mundo mide todo, desde el café hasta el Cosmos- experimentará el cambio más profundo desde su establecimiento después de la Revolución Francesa. Será un punto de inflexión para la humanidad.

El bonito vídeo de presentación de la Conferencia en castellano:

Y hoy he descubierto que, como preparación para la Conferencia, el NIST (National Institute of Standards and Technology) ha publicado la página web SI Redefinition que no os podéis perder: está repleta de información, con gráficos y vídeos de las 7 unidades fundamentales kg, cd, K, m, s, A, mol, y las 7 constantes fundamentales que se utilizan para las nuevas definiciones de las unidades.

Por ejemplo, mirad esta página interactiva en la que clickando cada una de las unidades se iluminan cuáles son las constantes que figuran en su definición: Meet the Constants

Explorad la web y disfrutadla. En cuanto a la Conferencia que se inicia el día 13, ... estaremos atentos.

Saludos.

[Lorentz]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

Sinceramente, tengo bastantes ganas de que llegue y se hagan efectivas dichas definiciones. Es como vivir un momento histórico, en el que por primera vez, todas nuestras unidades se encuentran definidas en base a lo más fundamental de la naturaleza. Simbólicamente yo lo veo como "dejar atrás" una concepción tan antropocéntica y adoptar una visión más universal. Un gran avance en el ámbito científico.

[CarlosPerez]

Cambio en la definición de algunas unidades del Sistema Internacional

Buenas, ayer en el Telediario 1 y 2 dieron la noticia de que la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas va a cambiar la definición de kilogramo, Amperio, Mol y Kelvin y dejaran de estar asociadas a objetos físicos y se basarán en constantes físicas consideradas inmutables.
El cilindro de Platino e Iridio que se toma como referencia en el kg ha perdido 50 $\mu g$ en 100 años por lo que ya no puede servir.
Las nuevas definiciones de kg y A son:

$1 kg=\dfrac{h}{6,62607015x10^{-34}}m^{-2}s$ $h=$cte de Planck

$1 A=\dfrac{e}{1,60217634x10^{-19}}s^{-1}$ $e=$carga eléctrica de un electrón

[Visitante]

Re: Cambio en la definición de algunas unidades del Sistema Internacional

El cilindro de Platino e Iridio que se toma como referencia en el kg ha perdido 50 $\mu g$ en 100 años por lo que ya no puede servir.

Esto es irónico ¿Cómo va a perder gramos si por definición eso es un kg? :P

[angel relativamente]

Re: Cambio en la definición de algunas unidades del Sistema Internacional

Esto es irónico ¿Cómo va a perder gramos si por definición eso es un kg? :P

Es que en realidad no ha perdido masa. El resto del universo la gana, al ritmo mencionado.

Fuera bromas, también me gusta que se hayan redefinido las unidades. Cuando te explicaban la definición de segundo a partir de las oscilaciones del átomo de Cesio, y luego te definían el kilo como la masa de un cilindro por ahí guardado, daba la sensación de que algo estaba fallando.

[Alriga]

Re: Cambio en la definición de algunas unidades del Sistema Internacional

Esto es irónico ¿Cómo va a perder gramos si por definición eso es un kg? :P

Ja, Ja,… correcto aunque parezca chiste.

...Cada 40 años el prototipo internacional de París se compara con las copias-patrón de los centros de metrología nacionales para observar discrepancias: vamos, como el capitán y el relojero. Según parece, desde su construcción se estima que el patrón podría haber perdido unos 50 microgramos ...

Los detalles de ello en la web SI-redefinition del NIST:

Sin embargo, las masas de estos objetos están sujetas a cambios con el tiempo. Por definición, por supuesto, la masa del IPK (International Prototype Kilogram) no puede cambiar: ¡Debido a que es el kilogramo oficial, su masa es siempre exactamente 1 kg, incluso si realmente gana o pierde masa! Por lo tanto, el cambio se expresa comparando las masas de las copias "hermanas" oficiales del IPK, así como los prototipos nacionales de varios países, con la masa del IPK en las raras ocasiones en que se saca del almacén. Estas "verificaciones periódicas" tuvieron lugar en 1899-1911, 1939-1953 y 1988-1992. Además, en 2014 se llevó a cabo una calibración especial, que incluía únicamente los estándares de masa propios de BIPM

Gráfico que muestra el cambio de masa en las copias (identificadas por números) a lo largo del tiempo en comparación con la masa del IPK.

La tendencia de pensamiento durante el siglo pasado había sido que la mayoría de las copias oficiales ganaban masa en relación con el IPK, aunque en cantidades algo diferentes, con un promedio de alrededor de 50 microgramos (millonésimas de gramo) en 100 años. Pero una explicación alternativa es que el IPK está perdiendo masa en relación con sus copias. Y lo más probable es que sea una combinación de ambos.

Fuente: SI redefinition. Kilogram: The Present

Saludos.

EDITADO: Enlace al streaming en directo del último día de la conferencia en Seguimiento en directo

He seguido en directo vía streaming la hora final de la Conferencia de París. A las 12:40 el Premio Nobel de Física de 1997 Bill Phillips ha iniciado la presentación formal a votación de la propuesta de Redefinición del SI, finalizando su discurso a las 13:15 con el mensaje

Realizing the dream
À tous les temps
À tous les peuples
For all times
For all people

Después del aplauso, el presidente de la Conferencia ha ido llamando de uno en uno a todos los asistentes con derecho a voto, que se levantaban de su asiento y mostraban la cartulina con el voto. La votación ha sido unánime a favor de aprobar la Redefinición del Sistema Internacional, cuyas 7 unidades fundamentales kg, cd, K, m, s, A, mol se basarán en 7 constantes fundamentales definidas con valor exacto y presentadas de esta forma en la web del NIST:

A las 13:25 se ha dado por finalizada la histórica Conferencia. Las nuevas definiciones entrarán en vigor el 20 de Mayo de 2019.

Saludos.

[AlexFeynman]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

Y cuando, por ejemplo, yo peso un objeto con una báscula, ¿Cuál es el proceso que dice los kg que pesa ese objeto? ¿Podría hacerse mediante la presión, es decir, asignando como unidad fundamental la presión que ejerce el cilindro de Platino?

[Richard R Richard]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

Y cuando, por ejemplo, yo peso un objeto con una báscula, ¿Cuál es el proceso que dice los kg que pesa ese objeto?

Una bascula compara la deformación de un muelle elástico, provocada por el peso de una masa m es apoyada sobre el muelle sobre la cual actúa la gravedad , la deformación mecánica se amplifica por engranajes , para hacer rotar una aguja o, variar la resistencia eléctrica de un determinado material, o variar un campo magnético... de esa forma se traduce la medida al indicador que se desee...

lo que la bascula indica como masa, depende de la aceleración gravedad del sitio, y de las propiedades del material del resorte, en la luna no indicara lo misma que en la tierra y un resorte con distinta constante K moverá la aguja de modo diferente para la misma masa.

¿Podría hacerse mediante la presión, es decir, asignando como unidad fundamental la presión que ejerce el cilindro de Platino?

Presión es una unidad de fuerza por unidad de área, $[P]=\dfrac{[m]}{[t]^2[l]}$ con $[m]$ unidad de masa $[t]$ unidad de tiempo y $[l]$ unidad de longitud , tiene las mismas unidades fundamentales que la fuerza $[F]=\dfrac{[m][l]}{[t]^2}$ y no debo dividir por un área así que no es mejor opción que la fuerza para determinar lo que es la masa.



Ahora un kilogramo es

$1 kg=\dfrac{h}{\notcien{6,62607015}{-34}}m^{-2}s=\notcien{1,475521}{40}\dfrac{\Delta\nu_{Cs}h}{c^2}$

[Alriga]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

Este es el histórico texto oficial con las resoluciones adoptadas en la 26ª Conférence Générale des Poids et Mesures, Résolutions adoptées

Las nuevas definiciones de las 7 unidades del SI están en “Sur la révision du Système international d’unités (SI). Résolution 1. Annexe 3. Les unités de base du SI”

Es también muy interesante el “Annexe 2 Statut des constantes utilisées antérieurement dans les anciennes définitions” en el que explica que tengamos en cuenta que 3 valores que se definían anteriormente como constantes en la definición anterior de las unidades, ahora pasan a ser determinados de forma experimental, es decir a partir de ahora ya no son valores exactos y hay que medirlos:

La temperatura termodinámica del punto triple de agua, valor según mejores medidas actuales:

$\cancel{\boldsymbol{TTPW=273.16 \pm \notcien{3.7}{-7} \ K}}$

$\boldsymbol{TTPW=273.16 \ K}$ error relativo $\sim \notcien{3.7}{-7}$

La masa molar de carbono 12, valor según mejores medidas actuales:

$\cancel{\boldsymbol{M(12C)}=0.012 \pm \notcien{4.5}{-10} \ mol^{-1}}$

$\boldsymbol{M(12C)=0.012 \ mol^{-1}}$ error relativo $\sim \notcien{4.5}{-10}$

La permeabilidad magnética al vacío, valor según mejores medidas actuales:

$\cancel{\boldsymbol{\mu_0=4 \ \pi \ 10^{-7} \pm \notcien{2.3}{-10} \ H/m}}$

$\boldsymbol{\mu_0=4 \ \pi \ 10^{-7} \pm \notcien{2.843}{-16} \ H/m}$

(ver post #11)

Saludos.

[carroza]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

Hola.

Alriga, me chocan las incertidumbres que mencionas. En concreto, que la permeabilidad magnética del vacío tuviera una incertidumbre de $10^{-10} H/m$, en un valor de $10^{-7} H/m$, lo cual parece un error bastante gordo. Mirando en el documento de "resoluciones adoptadas" que mencionas, dice que las incertidumbres son relativas, no absolutas.

Así que, para la permeabilidad magnética, el valor de $\mu_0 = 4 \pi 10^{-7} H/m$ tiene un error absoluto del orden de $10^{-16} H/m$.

Saludos

[Alriga]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

... Alriga, me chocan las incertidumbres que mencionas. En concreto, que la permeabilidad magnética del vacío tuviera una incertidumbre de $10^{-10} H/m$, en un valor de $10^{-7} H/m$, lo cual parece un error bastante gordo. Mirando en el documento de "resoluciones adoptadas" que mencionas, dice que las incertidumbres son relativas, no absolutas.

Así que, para la permeabilidad magnética, el valor de $\mu_0 = 4 \pi 10^{-7} H/m$ tiene un error absoluto del orden de $10^{-16} H/m$ ...

Correcto, lo hice anoche deprisa y ahora al mirarlo, también he visto que no podía ser y lo estaba revisando cuando me has "cazado". Lo que me ha mosqueado esta mañana es la permeabilidad magnética al darme cuenta que $10^{-7}$ y $10^{-10}$ eran valores demasiado cercanos. Justo ahora estaba viendo que la permeabilidad la calculan midiendo la constante de estructura fina:

$\mu_0=\dfrac{2 h}{e^2 c \ \dfrac 1{\alpha}}$

h, e, c son ahora valores exactos y como:

$\dfrac 1 {\alpha}=137.035 999 139 \pm 0.000 000 031$ (error relativo $\notcien{2.3}{-10}$)

Se obtiene por lo tanto:

$\mu_0=4 \pi 10^{-7} \pm \notcien{2.843}{-16} \ H/m$ (error relativo $\notcien{2.3}{-10}$)

Las tolerancias de TTPW y de M(12C) también deben estar mal en el post #9 miraré cuales son realmente. El mensaje que quería transmitir a los compañeros de LwdF es que tengan en cuenta que a partir de ahora estos 3 valores ya no son exactos por definición.

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: Cambio en la definición de algunas unidades del Sistema Internacional

[ATTACH=CONFIG]13866[/ATTACH]

A las 13:25 se ha dado por finalizada la histórica Conferencia. Las nuevas definiciones entrarán en vigor el 20 de Mayo de 2019.

Saludos.

Bueno eso es mañana , pocos se han enterado o nada cambia???
En la pagina del comité de pesos y medidas no aparece nada...https://www.bipm.org/en/committees/cipm/

[Alriga]

Re: Cambio en la definición de algunas unidades del Sistema Internacional

... Las nuevas definiciones entrarán en vigor el 20 de Mayo de 2019 ... Bueno eso es mañana , pocos se han enterado o nada cambia???
En la pagina del comité de pesos y medidas no aparece nada...https://www.bipm.org/en/committees/cipm/

El 6 de Febrero publicaron el borrador (draft): The International System of Units SI 9th edition 2019 (draft)

Si no hay algún retraso de última hora, la versión definitiva debería publicarse, como bien dices, hoy. No creo que haya cambios respecto del borrador.

Saludos.

ACTUALIZADO: A las 08:25 TU he visto que ya aparece la publicación en la web del BIPM: Le Système international d’unités The International System of Units, 9e édition 2019

Han cumplido su palabra y lo han publicado el día previsto, saludos

[Lorentz]

Re: Definición de las Unidades del Sistema Internacional

También están disponible los nuevos valores recomendados de las constantes fundamentales CODATA 2018

https://physics.nist.gov/cuu/Constants/

Un saludo

[sater]

Tenemos ya Real Decreto con la redefinición: https://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-2020-4707