Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow ชั่ง “กิโล” ให้ครบ “กิโล”
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
ชั่ง “กิโล” ให้ครบ “กิโล” PDF พิมพ์

โดย ASTVผู้จัดการออนไลน์ 7 กุมภาพันธ์ 2554

 

ก้อนเหล็กกล้าในบรรจุภัณฑ์สำหรับเดินทางไปสอบเทียบน้ำหนักที่ประเทศต่างๆ (BIPM)

 

 

     ปัญหาการชั่งน้ำหนักไม่ครบ “กิโล” นั้น ไม่ใช่ปัญหาที่เราพบเจอแค่ในตลาดสด แม้แต่ในห้องปฏิบัติการระดับโลก ที่ทำหน้าที่กำหนดนิยามของ “กิโลกรัม” ก็พบเจอปัญหาในทำนองคล้ายๆ กัน จนต้องหาว่า จะกำหนดมาตรฐานให้แก่หน่วยวัดนี้อย่างไร
       
       เป็นเวลานานเกือบ 122 ปีแล้วที่ “กิโลกรัม” สำหรับสอบเทียบการวัดมวลให้เป็นมาตรฐานเดียวกันทั่วโลกถูกเก็บรักษาไว้อย่างดี ที่สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (
International Bureau of Weights and Measures; BIPM) ซึ่งอยู่ในเมืองแซฟวร์ (Sevres) ทางตอนใต้ของกรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส
       
       อุปกรณ์สำหรับสอบเทียบมวลนี้ เป็นโลหะแพลติตินัมและเออริเดียมทรงกระบอก ถูกเก็บไว้ในบรรจุภัณฑ์ที่ล็อคกุญแจแน่นหนาถึง 3 ชั้นและเก็บรักษาไว้ในฝรั่งเศสมาตั้งแต่ปี 1889 ซึ่งมีโอกาสน้อยครั้งมาก ที่ตุ้มน้ำหนักมาตรฐานนี้ จะได้สัมผัสกับแสง เว้นแต่เมื่อทำหน้าที่สอบเทียบกับอุปกรณ์สอบเทียบอื่นๆ
       
       หากแต่มีข่าวอยู่เนืองๆ ว่าก้อนโลหะแพลตตินัมและเออริเดียมที่ใช้กำหนดมาตรฐานกิโลกรัมนี้ มีมวลที่คลาดเคลื่อนไป จนเป็นเหตุให้นักวิทยาศาสตร์ต้องมาทบทวนกันว่า ถึงเวลาแล้วที่ต้องเลิกใช้วัตถุที่คนเราสร้างขึ้นกำหนดนิยามให้แก่หน่วยในการวัดมวลนี้

 

แบบจำลองตุ้มน้ำหนักมาตรฐานซึ่งแสดงไว้ที่สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ

 

 

ก้อนโลหะที่ใช้เป็นกิโลกรัมมาตรฐาน ถูกเก็บไว้ในบรรจุภัณฑ์แน่นหนา 3 ชั้น ที่สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (AFP)
       
       ตั้งมาตฐานหน่วย ชั่ง-ตวง-วัด

 

 

ดร.สิวินีย์ สวัสดิ์อารี


       
       นักมาตรวิทยาของไทย “ดร.สิวินีย์ สวัสดิ์อารี” ซึ่งปัจจุบันประจำอยู่ที่ฝ่ายมาตรวิทยาไฟฟ้า
สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (มว.) ได้รับรู้ถึงการหารือเพื่อเปลี่ยนนิยามใหม่ให้แก่ “กิโลกรัม” เป็นครั้งแรก ระหว่างการอบรมของสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศเมื่อปี 2003 ซึ่งมีนักมาตรวิทยาไฟแรงจากทั่วโลกไปร่วมอบรมในครั้งนั้น
       
       ดร.สิวินีย์เล่าว่า การกำหนดมาตรฐานให้แก่หน่วยการวัดนั้น เกิดขึ้นในงานเอกซ์โปที่ฝรั่งเศสเมื่อ ปี 1887 ซึ่งมี 17 ประเทศคู่ค้าสำคัญของโลกร่วมลงนามในการสร้างหน่วยวัดร่วมกัน เป็นระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (International System of Units) หรือระบบเอสไอ
       
       เริ่มจากการใช้ กิโลกรัม เมตร และวินาที ซึ่งเป็นหน่วยวัดในระบบเมตริกของฝรั่งเศส และตกลงให้สร้างมาตรฐานของหน่วยวัดทั้ง 3 ซึ่งแล้วเสร็จในปี 1889
       
       หน่วยมาตรฐานถูกเก็บรักษาไว้ที่สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศในฝรั่งเศส โดยประเทศต่างๆ ที่ต้องการนำความถูกต้องของหน่วยวัดไปถ่ายทอด จะเดินทางมาสอบเทียบเครื่องมือวัดกับหน่วยวัดมาตรฐานนี้
       
       ตุ้มน้ำหนักกิโลกรัม มาตรวัดเพียงหนึ่งเดียว
       
       สำหรับกิโลกรัมมาตรฐานของโลกนั้น มีอยู่เพียงหนึ่งเดียว และไม่ได้ถ่ายทอดความถูกต้องให้แก่ตุ้มน้ำหนักของประเทศต่างๆ แต่มีตุ้มน้ำหนักอีก 6 อัน ที่ทำขึ้นจากแพลตตินัมและเออริเดียมเหมือนกันออกมา และทำหน้าที่ถ่ายทอดความถูกต้องให้แก่ตุ้มน้ำหนักของประเทศต่างๆ อีกทั้งยังใช้ตรวจสอบและสอบเทียบความถูกต้องของกิโลกรัมมาตรฐาน
       
       ส่วนประเทศไทยมีตุ้มน้ำหนัก T80 ที่ผลิตจากแพลตตินัมและเออริเดียมเช่นกัน ซึ่งถูกเก็บไว้ที่สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ และทำหน้าที่ถ่ายทอดความถูกต้องให้แก่กิจการชั่งมวลในไทย
       
       “ในการสร้างตาชั่งนั้น ต้องเอามวลที่ถูกต้องไปชั่ง แล้วดูว่าค่าที่ชั่งออกมานั้นได้เท่าใด ถ้าตาชั่งได้ค่าไม่ตรงกับค่ามวลที่ถูกต้อง แสดงว่าตาชั่งนั้นผิด แต่ถ้าได้ถูกต้องเราจะได้ตาชั่งที่ถูกต้องไปชั่งมวลของวัตถุที่เราต้องการ ทราบว่ามีน้ำหนักเท่าไหร่” ดร.สิวินีย์กล่าว
       
       ทั้งนี้ การถ่ายทอดความถูกต้องของการชั่งมวลนั้น จะมีความคลาดเคลื่อนไปตามลำดับขั้น และจำนวนครั้งของการถ่ายทอดถูกต้อง แต่ความคลาดเคลื่อนนั้นต้องเป็นที่ยอมรับได้
       
       มวลโลหะที่หายไป สู่การเปลี่ยนวิธีใหม่
       
       อย่างไรก็ดี ทุกสิ่งทุกอย่างในโลกล้วนเป็นอนิจจัง ไม่มีสิ่งใดไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งก้อนโลหะที่เป็นตัวกำหนดมาตรฐาน “กิโลกรัม” ของโลกก็หนีความจริงข้อนี้ไม่พ้น โดยนักวิทยาศาสตร์คาดว่าในรอบ 100 ปี มวลของก้อนโลหะที่เป็น “กิโลกรัมมาตรฐาน” นั้น น่าจะหายไป 50 ไมโครกรัม จากการหลุดหายของอะตอมโลหะ
       
       การจะทราบว่ามีสิ่งใดที่เปลี่ยนไปนั้น ต้องมีสิ่งหนึ่งที่อยู่นิ่ง แต่กิโลกรัมมาตรฐานและก้อนโลหะอีก 6 อันที่ใช้สอบเทียบมวลกิโลกรัมมาตรฐาน ไม่มีอันใดที่อยู่นิ่ง จึงทำให้เกิดภาวะ “อึมครึม” ในกิจการชั่งมวลของโลก เพราะนักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบแน่ชัดว่า มวลมาตรฐานโลกนั้นเปลี่ยนไปหรือไม่
       
       ทั้งนี้ ดร.สิวินีย์กล่าวว่า เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์กังวลกันมาก จึงต้องกำหนดนิยามกิโลกรัมใหม่ ที่มีเงื่อนไขคือ ต้องรู้เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงหรือไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง
       
       “กิโลกรัมเป็นสิ่งที่ใครๆ ก็ใช้ แม่ค้าหรือนักวิทยาศาสตร์ที่ส่งยานอวกาศไปนอกโลกก็ต้องใช้ ดังนั้น จะเปลี่ยนนิยามโดย 3-4 ประเทศที่มีความพร้อมเลยไม่ได้ ต้องมีหลายประเทศช่วยกันดู เพื่อช่วยกันพิจารณาว่ามาตรฐานใหม่นั้นถูกต้องเพียงพอและดีกว่า” ดร.สิวินีย์กล่าว
       
       เลิกเทียบกิโลกรัมกับวัตถุ หันใช้ค่าทางไฟฟ้า
       
       สำหรับการหานิยามใหม่ให้แก่ “กิโลกรัม” นั้น นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญกับค่าคงที่ของพลังค์ (Planck constant) ที่มีความเชื่อมโยงกับมวล และเป็นนิยามในปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า
       
       ดร.สิวินีย์ ซึ่งจบการศึกษาระดับปริญญาเอกด้านฟิสิกส์ทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยไลบ์นิซฮันโน เวอร์ (Leibniz University Hannover) ในเยอรมนี และทำวิจัยที่สถาบันมาตรวิทยาพีทีบี (Physikalisch-Technische Bundesanstalt: PTB) ของเยอรมนีด้วย กล่าวว่าเยอรมนีและอีกหลายชาติ พยายามหาค่าคงที่ของพลังค์ที่ถูกต้องที่สุด โดยการหาค่าคงที่อื่นที่เกี่ยวข้องกับค่าพลังค์ นั่นคือ เลขอาโวกาโดร (Avogadro's number)
       
       ทั้งนี้ ค่าพลังงานของแสง เท่ากับ ค่าความถี่ของแสงคูณด้วยค่าคงที่ของพลังค์ ซึ่งมวลและพลังงานเป็นสิ่งเดียวกันตามกฎของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คือ E=mc^2 ส่วนเลขอาโวกาโดรนั้น มีค่าเท่ากับจำนวนอะตอมของคาร์บอน-12 (C-12) ที่มีมวล 12 กรัม ดังนั้น เลขอาโวกาโดรจึงมีความสำคัญกับมวลเช่นกัน
       
       “ในชีวิตประจำวันนั้น เราอาจจะไม่เห็นความจำเป็นที่จะมีความถูกต้องของหน่วยกิโลกรัมถึงหลักทศนิยมที่ 9 หลักทศนิยมที่ 10 แต่ยังมีงานที่ต้องทำไปจนถึงระดับอะตอม หรืออย่างนาโนเทคโนโลยีที่เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันมากขึ้น เราจึงต้องมีความสามารถในการจัดการขนาดเล็กๆ ระดับนั้น” ดร.สิวินีย์กล่าวถึงสำคัญของการนิยามและกำหนดมาตรฐานกิโลกรัม
       
       การชั่งมวลที่ถูกต้อง นอกจากจำเป็นต่อการจับจ่ายซื้อของในตลาดสดแล้ว ยังมีการประยุกต์ใช้อื่นอีก เช่น น้ำหนักในการเหยียบเบรกระหว่างขับรถนั้นต้องหนักกว่ารถ 3 เท่าจึงจะเบรกอยู่ ดังนั้นการวัดมวลที่ถูกต้องจะทำให้เกิดความปลอดภัยในการออกแบบรถ หรือการฉีดยาที่ต้องมีความละเอียดมาก เป็นต้น ซึ่ง ดร.สิวินีย์กล่าวว่า ตัวอย่างเหล่านี้คือความสำคัญของมาตรวิทยาที่แฝงอยู่ในชีวิตประจำวันของเรา
       
       อย่างไรก็ดี คาดว่าชาวโลกจะได้ร่างนิยามใหม่ของหน่วยวัดมวลนี้ ออกมาในเดือน ต.ค. 2011 แต่จะมีการลงคะแนน เพื่อตัดสินใจยอมรับมาตรฐานกิโลกรัมใหม่ในช่วงปี 2014-2015.


Views: 2578

ความคิดเห็นแรก

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 29 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 10824989  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!