Introducción
En
la actualidad el Sistema Internacional (SI) reconoce como una de las magnitudes
base a la masa, donde su definición es
el kilogramo, un prototipo internacional que consiste de un cilindro de 39 mm
de diámetro por 39 mm de altura, fabricado de una aleación de 90 % de platino y
10 % de iridio, está conservado en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas(BIPM) que actualmente se encuentra en Francia y fue adoptada en la
primera Conferencia general de pesas y medidas en 1889.
A
partir del prototipo internacional se establece la cadena de trazabilidad a los
patrones de masa de un kilogramo de los diferentes países del mundo por medio
de comparaciones con el prototipo internacional (calibraciones), determinando
el error y su incertidumbre asociada.
Fig. 1 Foto del prototipo
internacional del kilogramo, que se encuentra en Paris –
Francia
Exactitud
que se alcanza con el prototipo internacional del kilogramo
Los
patrones nacionales de platino iridio de los Institutos Nacionales de
Metrología, son comparados con el prototipo internacional del kilogramo
utilizando un comparador de masas, obteniendo una incertidumbre relativa de
1x10-9. Para el caso de las masas de acero inoxidable la incertidumbre relativa
es del orden de 1x10-8 esta incertidumbre se da por el efecto del empuje del
aire sobre la pesa.
El
prototipo internacional del kilogramo ha sido resguardado por más de 100 años,
donde después de realizarse varias calibraciones, se ha logrado determinar que
ha alcanzado una deriva en masa de al menos 0,5 μg por año, es decir, perdiendo aparentemente 50 μg de masa
respecto a los patrones de los demás Institutos Nacionales de Metrología
(INMs), ésta variación promueve la necesidad de redefinir la magnitud de masa
en base a una constante física fundamental (constante de Planck), de tal forma
que se garantice su estabilidad en el tiempo, lo que representa un gran avance
en la comunidad científica y los diferentes sectores de la industria, siendo
actualmente de gran impacto e interés para la metrología y la sociedad en
general.
Redefinición
de masa
Una
de las principales limitaciones para llevar a cabo esta redefinición es la
diferencia que existe entre los valores de la constante de Planck que se
obtienen, por una parte, a partir del experimento de la balanza del watt, y por
otra en el experimento de la medición del número de Avogadro con esferas de
silicio, que actualmente es mayor que la incertidumbre estimada para ambas
mediciones.
El
Comité Consultivo de la Masa y Magnitudes Relacionadas del Buró Internacionalde Pesas y Medidas – BIPM, ha propuesto los criterios para proceder a la
redefinición del kilogramo de la siguiente manera: se deben reportar por lo
menos tres experimentos independientes, por lo menos uno empleando la balanza
del watt y uno con esferas de silicio, que midan la constante de Planck, todas
con un nivel de confianza de 95 %.
Fig. 2 Balanza de WATT
En
2018 se prevé que se publiquen dos resultados decisivos, uno del NationalInstitute of Standards and Technology (laboratorio nacional de EE.UU.), basado
en la balanza del watt y el otro del Physikalisch Technische Budesanstalt
(laboratorio nacional de Alemania), que emplea esferas de silicio.
Si,
tal como como espera, estos experimentos son exitosos, la 26ª CGPM, a
realizarse en octubre de 2018, será el foro en el que se declarará la
redefinición del Sistema Internacional. Los antecedentes, discusiones y
detalles técnicos de esta propuesta pueden encontrarse en el portal del BIPM.
Fig.
3 Esfera de Silicio
Bibliografía:
NIST (2005, septiembre 15), El NIST mejora
la exactitud del método de la “Balanza Watt” para la definición del kilogramo,
Recuperado de http://casanchi.com/fis/kilogramo01.pdf
PTB mitteilungen, “Edición especial –
Experimentos para el Nuevo SI, el Sistema Internacional de Unidades”. [2] Berlín, E2016. 126, pp. 63–85, junio 2016.
Recuperado de
http://www.inacal.gob.pe/repositorioaps/data/1/1/5/jer/boletinmetrologia/files/Nueva%20Definici%C3%B3n%20de%20la%20Unidad%20SI%20de%20Masa%20el%20Kilogramo.pdf
CENAM (2016), Propuesta de
redefinición del SI. Recuperado de
https://www.gob.mx/cenam/articulos/propuesta-de-redefinicion-del-si?idiom=es
Elaborado
por: Marcelo Paucar
Buen aporte, tengo una empresa de gas naturgy.com.mx
ResponderEliminar