Was hält uns davon ab, Avogadros Zahl / den Maulwurf einfach als eine bestimmte ganze Zahl neu zu definieren?

Dies könnte eine Frage sein, die man auf einer Chemie-Website stellen sollte, aber da viel darüber geredet wird, viele Maßeinheiten in Bezug auf die Avogadro-Zahl / den Maulwurf neu zu definieren, habe ich mich gefragt, warum wir den Maulwurf nicht einfach auf unendliche Präzision neu definieren , da es grundsätzlich eine ganze Zahl ist.

Dies könnte die einzige Einheit/physikalische Konstante sein, die mit unendlicher Genauigkeit definiert werden kann . Die einzige Einheit, die eine "Ganzzahl" ist.

Ich denke, es ist per se keine physikalische Konstante, da es keine Eigenschaft der Natur ist. Aber dann können wir leicht eine Definition des Kilogramms erstellen, die sich im Laufe der Zeit nicht ändert, als genau etwas – etwas Mole im Wert von Kohlenstoff-12.

Erstens brauchen Sie ein Experiment, um die Anzahl der Atome auf 23 signifikante Stellen genau zu zählen, um diese bestimmte ganze Zahl zu kennen ...
Ich frage mich, warum wir nicht einfach den umgekehrten Weg gehen können ... eine exakte ganze Zahl mit unendlicher Genauigkeit angeben und die Definition von 12 Gramm gleich der Masse dieser Menge an Kohlenstoff-12-Atomen machen.
@Justin: Dann würden die Werte in der Vergangenheit alle falsch werden, wenn sich herausstellt, dass diese genaue Zahl nicht in die Fehlergrenze der vorherigen Definition fällt.
@KennyTM: Nein, dieser Vorschlag wurde von Metrologen ernsthaft in Betracht gezogen. Ihr Argument hätte auch auf frühere Neudefinitionen der Sekunde und des Meters zugetroffen.
@Justin: Der einfache Grund ist, dass das Messen der Anzahl von Molekülen in der Vergangenheit schwieriger ist als das Messen der Masse.
@KennyTM: Die Definition der Masse hat sich im letzten Jahrhundert tatsächlich geändert, sodass der alte Messwert häufig ungültig wird.
Die Fluktuation des internationalen Kilogramm-Prototyps ist von der Größenordnung 10 − 7 zu 10 − 8 aber die signifikante Zahl für die Avogadro-Konstante ist in Ordnung 10 − 8 . Ich weiß aber nicht, wie es funktioniert.

Antworten (4)

Es gab 2006 einen Vorschlag, der versuchte, N A als eine exakte Zahl zu definieren[ 1 , 2 ]:

N EIN ∗ = 84 446 888 3 = 6.022 141 410 704 090 840 990 72 × 10 23
das Problem? Dieser Wert ist falsch, da das derzeit genaueste Ergebnis[ 3 ]
N EIN = 6.022 140 84 ( 18 ) × 10 23
dh N EIN ∗ ist jetzt 3 sd entfernt von N EIN . Wie ich kommentiert habe, wenn wir zufällig eine Nummer innerhalb der aktuellen Fehlergrenze auswählen und anrufen N EIN , riskieren wir das Problem, dass ein besseres Experiment für die alte Definition den vorgeschlagenen Wert ungültig macht. Um sicherzugehen, dass diese Zahl gültig ist, müssen Sie ein ebenso genaues Experiment durchführen, um zu zeigen, dass sie tatsächlich gültig ist (wie die 299792458 m/s in der Definition von Meter und 9192631770 Hz in der Definition von Sekunde).

Die Begründung für die Neudefinition der SI-Basiseinheit beinhaltet auch immer, dass die aktuelle nicht genau genug oder schwer zu realisieren ist:

  • zweite (1967) :

    • die Definition ... ist für die gegenwärtigen Anforderungen der Metrologie unzureichend

  • Zähler (1960) :

    • der internationale Prototyp definiert den Zähler nicht mit einer Genauigkeit, die für die gegenwärtigen Anforderungen der Metrologie angemessen ist,
    • es ist außerdem wünschenswert, einen natürlichen und unzerstörbaren Standard anzunehmen,

  • Zähler (1983) :

    • die vorliegende Definition erlaubt keine hinreichend genaue Realisierung des Zählers für alle Anforderungen

  • candela (1979) :

    • Es ist an der Zeit, der Candela eine Definition zu geben, die eine Verbesserung sowohl der Einfachheit der Realisierung als auch der Genauigkeit photometrischer Standards ermöglicht, ...

Sind die aktuellen Experimente, die auf N A = 12 Gramm Kohlenstoff-12-Atome reduzieren, nicht genau genug oder schwer zu realisieren? Ich glaube nicht; 9 signifikante Zahlen sind bereits sehr genau. Die Neudefinition des Maulwurfs würde jedoch 2011 (24. CGPM) an Bord genommen . Ein Vorschlag ist die Definition[ 4 ]

N EIN = d e f 6.022 141 5 × 10 23 m Ö l − 1 ,
Kilogramm von der Definition von Mol zu entkoppeln. Wenn also dieser Weg eingeschlagen wird, hält uns nur noch der Umstand, dass „die Konferenz noch nicht begonnen hat“ , davon ab, ihn als definitive Zahl bis 10 signifikante Stellen zu definieren.

Aber unendliche Präzision? Das wäre ein langer Weg, bevor wir das erreichen und brauchen könnten.

Ref:

  1. Ronald Fox und Theodore Hill, ein vorgeschlagener exakter ganzzahliger Wert für die Avogadro-Zahl . http://arxiv.org/abs/physics/0612087
  2. Ronald Fox und Theodore Hill, ein exakter Wert für Avogadros Zahl . http://www.americanscientist.org/issues/pub/2007/2/an-exact-value-for-avogadros-number/3
  3. B. Andreas, Y. Azuma, G. Bartl, et. al., Eine genaue Bestimmung der Avogadro-Konstante durch Zählen der Atome in einem 28Si-Kristall http://arxiv.org/abs/1010.2317
  4. Ian M Mills, Peter J Mohr, Terry J Quinn, et. al., Neudefinition von Kilogramm, Ampere, Kelvin und Mol: ein vorgeschlagener Ansatz zur Umsetzung der CIPM-Empfehlung 1 (CI-2005) . http://iopscience.iop.org/0026-1394/43/3/006
-1: Das ist lächerlich --- die Definition ist eine Definition. Wenn Sie das Kilogramm neu definieren, wird es korrekt.
@RonMaimon Wenn Sie einen "falschen" Wert als Definition annehmen, führen Sie in jeder vorangegangenen Messung einen neuen Fehler ein. Sicherlich waren nur wenige dieser früheren Messungen genau genug, um dies zu berücksichtigen, aber es gab einige . Aus Gründen der Kontinuität sollten (müssen) Sie sicherstellen, dass Ihre neue Definition mit der alten mit der höchstmöglichen Genauigkeit übereinstimmt.
@dmckee: Nein, was Ron Maimon sagt, ist richtig, da die Antwort das nicht sagt. Die Antwort besagt, dass die Definition falsch wurde , nicht wegen der zuvor durchgeführten Messungen.
Spät +1, um die dummen Abwertungen auszugleichen. Die Definitionen sind nicht nur Definitionen. Sie repräsentieren viel, viel, viel Geld. Metrologen sind äußerst sensibel für die Notwendigkeit, neue und alte Definitionen von Einheiten konsistent zu halten.

Das Problem ist, dass Sie möchten, dass Ihre Einheitendefinitionen realisierbar sind - also spezifizieren Sie "1 Mol ist eine lange Zahl von Molekülen, 1 Gramm ist 1/12 der Masse von einem Mol C 12 " ist schön für Ihren Denkprozess, aber solange es keine praktische Möglichkeit gibt, Moleküle in solchen Maßstäben mit einer Genauigkeit von besser als zu zählen 10 − 9 (was meiner Meinung nach die Genauigkeit des Kilogrammstandards ist), gibt es keinen betrieblichen Vorteil.

Das hat den Vorteil, dass Sie sich bei Ihrem Einheitensystem nicht auf Paris verlassen müssen.

Grundsätzlich schlagen Sie vor, das Kilogramm neu zu definieren, und Ihr Ansatz wurde vorgeschlagen und kürzlich (im Oktober 2010) aufgegeben ( http://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram#Carbon-12 ). Ich denke, der Grund, warum der Watt-Balance-Ansatz für die zukünftige Definition des Kilogramms bevorzugt wurde, war hauptsächlich technologischer Natur: Er ist präziser und würde eine praktischere Umsetzung des Kilogramms ermöglichen.

Grundsätzlich gibt es keinen Grund, warum wir den Maulwurf nicht als einfache ganze Zahl von Atomen oder Molekülen neu definieren könnten. Tatsächlich gibt es, wie andere Benutzer bereits erwähnt haben, viele Leute, die das gerne tun würden.

Andererseits verwenden Chemiker den Maulwurf nicht so in der Praxis. 6×10^23 Atome oder Moleküle kann man einfach nicht zählen und muss man auch nicht. Wichtig für Chemiker ist zum Beispiel zu wissen, dass in 58 Gramm Eisen genauso viele Atome sind wie in 12 Gramm Kohlenstoff, und so weiter für alle anderen Elemente. Es ist nicht wichtig, genau zu wissen, was diese Zahl ist, nur dass es dieselbe Zahl ist, und für einen Großteil der Geschichte der Chemie hatten wir absolut keine Ahnung, was diese Zahl war.

Ich sollte auch darauf hinweisen, dass der Maulwurf nicht die einzige Einheit ist, die eine "Ganzzahl" ist. Wenn Sie das Coulomb als Einheit der elektrischen Ladung nehmen, sollte das gleich einer ganzen Zahl von Elementarladungen sein, oder? Eigentlich ist es das aus historischen Gründen nicht, und es scheint auch nicht viel Enthusiasmus dafür zu geben, es zu einer ganzzahligen Anzahl von Elementarladungen zu machen.

Sie finden mein Papier, in dem dies in technischerer Hinsicht erörtert wird, unter http://precedings.nature.com/documents/5138/version/1

Was hält uns davon ab, Avogadros Zahl / den Maulwurf einfach als eine bestimmte ganze Zahl neu zu definieren?
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