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影响了人类半个世纪的国际计量体系,将在2018年发生重大变革。在量子技术与互联网技术的结合作用下,2018年国际单位制(SI)将重新定义,世界测量技术规则将被重构。
日前,由中国计量院承担的国家质检总局科技计划项目“高准确度真空质量测量系统的建立”项目通过验收。项目在我国建立了大量程1kg的高准确度真空质量测量装置,真空质量测量重复性、灵敏度达到国际水平,成功解决了2018年国际质量单位千克重新定义后质量量值传递技术关键问题。
国际单位制(SI)是全球统一的计量单位制,是构成国际计量体系的基石。国际单位制的核心是7个基本单位,即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。自1971年以来,这7个基本量,一直作为国际单位制的基本单位。
在国际单位制7个基本量中,质量单位是目前靠实物基准复现的。然而,由于实物基准易受环境影响,在长期稳定性方面具有局限性,国际上计划在2018年实现对质量单位“千克”进行重新定义。届时,基于量子物理的质量自然基准将取代目前尚在使用的国际千克原器实物基准,成为国际质量单位新的源头。由于未来的质量单位将在真空中实现,而日常生活的质量工作标准??砝码仍是在空气中使用的,这给质量量值的传递方式带来了一系列问题??除了需要将保存在真空中的质量标准传递到空气中外,还对环境参数进行测量和实时修正。
为此,中国计量院从2013年起,围绕质量单位新定义之后质量量值传递关键技术开展了系列研究。经过多年努力,项目组在真空质量测量、真空质量标准的传递,以及异型砝码表面吸附测量和修正等方面取得了一系列创新成果,建立了测量灵敏度优于0.1μg、满载重复性优于0.47 μg、测量扩展不确定度25 μg(k=2)的高准确度真空质量测量装置;形成了不同材料砝码表面吸附率测量、不确定度评估和吸附修正,空气密度测量,砝码交换称量等一系列具有自主知识产权的技术。
据介绍,项目建立的高准确度真空质量测量装置成功解决了砝码真空质量测量时系统稳定性和保持高真空度之间的矛盾;采用的非接触式分子泵散热方法和多点位多参数循环监测方法,显著提高了装置的测量重复性和稳定性。此外,项目还实现了多种砝码表面吸附与其逆过程的分析,吸附测量扩展不确定度0.0011 μg/cm2(k=2),达到了国际水平。
铜漏壶作为古代一种极为重要的计时器具,不仅出现年代早,而且应用广泛。在2015年11月13日,南昌西汉海昏侯墓园1号主墓的酒具库内出土了一把计时用的铜漏壶。海昏侯墓组副组长张仲立说,这是迄今为止我国发现的第六把滴漏报时铜漏壶,也是在江西发现。
古代人们在用陶器取水、储水的时候,因陶器质地疏松,难免出现漏水现象。通过长期观察,人们注意到漏水容器水面下降的高低和时间有一定对应关系,从而制成了用于计时的漏水壶。至于发明漏水壶计时器的年代,目前尚不能做出准确回答。我国历史文献中曾说:“漏刻之作盖肇于轩辕之日,宣乎夏商之代。”这是说产生于黄帝时代,也就是原始社会末期,到夏商时已普遍使用,但目前尚缺少实物证据。
据《周礼》记载,作为掌管计时的官员“挈壶氏”是世袭制。西周时已有掌管漏壶计时的官员??挈壶氏,设下士6人及史二人,徒12人。这说明至少距今3000年时,就已正式使用和管理漏壶了。
到了秦代,计时的壶开始用刻漏。秦宫中掌管刻漏的官员称为“率更”。《汉书》卷十九上《百官公卿表上》:“詹事,秦官,掌皇后、太子家,有丞。属官有太子率更。”颜师古注:“掌知刻漏,故曰率更。”
到了汉代,滴漏报时有了制度。夜漏尽,指天明,要鸣鼓报时;昼漏尽,指夜临,要鸣钟报时。自汉以后,历代循行。文献资料记载显示,汉代刻漏分昼漏与夜漏,共一百刻(一刻等于14.4分)。《说文解字》水部:“漏,以铜受水,刻节,昼夜百刻。”卫宏《汉旧仪》:“至立春,昼四十六刻,夜五十四刻。”《周礼注疏》郑司农云:“分以日夜者,异昼夜漏也。漏之箭,昼夜共百刻。冬夏之间有长短焉,太史立成法有四十八箭。”贾公彦疏:“此据汉法而言。”可见,汉代刻漏计时与日晷计时是一致的,都是一日百刻之制。
吴健雄是世界的核物理学家,“东方居里夫人”,在β衰变研究领域具有世界性的贡献。她1944年参加“曼哈顿计划”,1958当选为美国科学院院士,1975年任美国物理学会任女性会长。
吴健雄在实验核物理方面的研究工作涉及面广。她尤其注意实验技术的不断改进,曾对多种核辐射测量仪器的开发、改进做出了贡献,例如薄窗盖革计数器、某些塑料闪烁探测器。
吴建雄为大家所熟知的是她验证了李政道、杨振宁提出的宇称不守恒理论。1956年李政道、杨振宁提出在β衰变过程中宇称可能不守恒之后,吴健雄设计了实验来证明这一的理论。实验要求原子的振动、转动降到低而且排齐,她需要了一个“冰屋”来使核不动,这“冰屋”的温度低到温度0.01K,还要施加10 T 强磁场。当时任何大学实验室都不能满足如此苛刻的实验要求,她联系了拥有全美高水平实验室的美国国家标准局(NBS,美国标准技术院的前身),希望利用该局的国家计量绝热去磁装置来做她的“冰屋”,结果 得到热烈欢迎,并邀请她到NBS来做实验。
在NBS的大力协助下,吴健雄实现了把钴 -60 原子核自旋方向几乎都控制在同一方向,而观察钴 -60 原子核β衰变放出的电子的出射方向。他们发现绝大多数电子的出射方向都和钴 -60 原子核的自旋方向相反。就是说,钴 -60 原子核的自旋方向和它的β衰变的电子出射方向形成左手螺旋,而不形成右手螺旋。但如果宇称守恒,左右手螺旋两种机会相等。因此,这个实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。在整个物理学界产生了极为深远的影响。
高频电刀(高频手术器)是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过有效电极产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热,实现对肌体组织的分离和凝固,从而起到切割和止血的目的。普遍用于普通手术和内镜手术中。
高频电刀临床使用特点:
(1)相比传统手术刀,高频电刀切割速度快、止血效果好、对切口具杀菌作用;
(2)大大缩短了手术时间,减少患者失血量及输血量,减轻患者痛苦,减轻医务人员劳动强度,从而降低并发症及手术费用;
(3)与其他电外科手术器(如:激光刀、微波刀、超声刀、水刀、半导体热凝刀等)相比,高频电刀适用手术范围广,容易进入手术部位,具有操作简便,性价比合理等性。
高频电刀输出功率的准确性、漏电流的安全性直接与临床的手术切割效果及患者的生命安全息息相关,高频电刀属临床使用风险较高的医疗设备。因此,随着高频电刀临床应用的日益广泛,其质量控制也受到高度重视,而高频电刀输出功率的准确性、漏电流的安全性进行定期的校准。JJF1217-2009《高频电刀》国家计量校准规范主要是对高频漏电流、输出功率设定值误差、大输出功率和外壳漏电流等4个参数进行校准。(来源:2016年全国计量科普知识库)
计算天体距离困难的就是找一个合适的参照物。天体的距离和大小是难以测量的,但是只要给定一个出发点,它在地球上的各种表现是可以量化的。
下面来介绍聪明的古希腊人是如何计算的。有一点需要说明,当时的古希腊人已经计算出地球的周长和直径。以此为基础,古希腊人进行了一个巧妙的几何计算。
我们知道,在太阳底下的物体都会有一个阴影,如果一个圆形的物体,就会有一个圆形的阴影,随着物体不断升高,阴影逐渐形成一个黑点,这个黑点到物体的距离恰好是物体直径的108倍,也就是说物体能形成自己直径108倍长的阴影区,地球也是如此。
在月蚀的时候,我们都知道月球是被地球挡住了太阳光,导致我们无法见到反光的月球,也就是说,无论月球大小,月蚀的时候都要通过这个地球造成的阴影区。而根据希腊人的估算,月球通过的这段阴影区长度大概是月球直径的2.5倍。
那到底是一个大的、遥远的月球,还是一个小的、近的月球呢?这可不好判断了,其实月球自己本身也是一个能够遮挡太阳光的球体,也就是说,和地球一样,它也会产生自己的阴影区。而这个阴影区在地球上终止,而且阴影末端的角度和地球相同。
如上图,我们可以得到三个相似三角形,大的那个底边为地球直径(8,000英里),高是108倍地球直径(864,000英里);小的那个底边是月球直径,高是地月距离;中等大小的那个底边长是2.5倍月球直径,由于三角形相似性,高便是2.5倍地月距离。再加上一个地月距离,大的那个三角形的高便是3.5倍的地月距离。那么我们就可以计算,地球和月球距离=864,000/3.5=247,000英里,这个结果与如今我们的测量值239,000英里相差并不太大,又一次证明了古希腊人的智慧。(来源: 实验核天体物理)
一般家庭(以三口之家为例),通常配备燃气灶具和燃气快速热水器两种燃气用具各1台。燃气灶具每个灶眼的热负荷一般在4kW左右,共计8kW,每小时大消耗的天然气大致为0.8m3/h;热水器通常的型号规格分10升、11升、13升和16升等,对应的热负荷大致为20 kW、22 kW、26 kW、32 kW,每小时消耗的大天然气大致为 2.0 m3/h、2.2 m3/h、2.6 m3/h、3.2 m3/h 。用户可根据各自燃气用具的使用时间测算出燃气使用量,再乘以燃气单价,即可大致计算出燃气费用。通常,一般三口之家(使用灶具和热水器)按平均每天使用燃气灶0.5小时、热水器0.5小时计算,每天燃气消费量约在1.5m3,每月使用燃气约45 m3。以上海为例:按单价3.00元/ m3价格计算,每月的燃气使用费在135元左右。所以,由于各用户的生活习惯不同,每月燃气费在100-200元,应该基本均属正常。如果部分用户家庭燃气设备较多,尤其冬天采用燃气采暖,其燃气用量会急剧上升,加上超量后的阶梯气价,燃气费会出现叠加式增长,用户应特别留意,以免引起不必要的纠纷。燃气用户如对燃气费无异议,应及时缴纳燃气费;如有异议,应及时向有关单位或部门反映,以免产生附加费用(如滞纳金等)。
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