Das Ur-Kilogramm, das nicht mehr ein Kilogramm wiegt (oder vielleicht doch?)

[Dalek]

sowie die vermehrung der biomasse(alles leben)

Ähm, die Biomasse wird beim Entstehen und Vergehen von Leben nur umgewandelt. Die Masse der Materie an sich bleibt aber gleich. Mehr Lebewesen!= Schwerere Erde. (Außer sie werden von einem anderen Planeten importiert).

mfg
Dalek

[Anla'Shok]

Ähm, die Biomasse wird beim Entstehen und Vergehen von Leben nur umgewandelt. Die Masse der Materie an sich bleibt aber gleich. Mehr Lebewesen!= Schwerere Erde. (Außer sie werden von einem anderen Planeten importiert).

ich meinte eher in einem geschlossenen system.beispiel: in einer röhre ist ein wasser/algen gemisch. masse 2.000 gr ich leite CO² ein 100gr und 20gr nährlösung in 24std. jetzt wird das wasser/algen gemisch aber alle 24std um 200gr schwerer. woher kommen also die 80gr? auser co² und nährlösung kommt ja nichts rein. ich hoffe du verstehst meine überlegung

[Harmakhis]

Die Überlegung ist einfach falsch, die Zahlen hast du dir ja aus den Fingern gesaugt. Wenn du ein wirklich geschlossenes System mit 1000 kg Wasser/Algen hast und dann pro Stunde jeweils 1 kg CO² hinzugibst, dann nimmt die Masse dieses System pro Stunde nur um 1 kg zu. Da entsteht keine Masse aus dem Nichts - biologische Systeme (eigentlich alle Systeme) wandeln Materie und Energie nur um, sie erschaffen keine.

[Bynaus]

biologische Systeme (eigentlich alle Systeme) wandeln Materie und Energie nur um, sie erschaffen keine.

Ausser, sie betreiben Kernspaltung oder Kernfusion...

(die Sonne z.B. oder auch ein Atomreaktor würde auch in einem geschlossenen System leichter - wobei natürlich auch hier keine Materie/Energie "erschaffen" wird, sondern bloss von Materie in eine andere Energieform (die nicht gravitativ wechselwirkt) umgewandelt wird)

Was mich auf die Idee bringt: Das Urkilo besteht doch aus Platin. War da nicht mal in den 80er Jahren die Rede von Kalter Fusion in Platin? Vielleicht gibts da tatsächlich Kernreaktionen, und es wird Deuterium aus der Luftfeuchtigkeit zu Helium und Strahlung fusioniert...

[MMK]

Das müsste man dann aber bei allen Repliken des Urkilogramms feststellen, diese sind ja aus dem selben Material und werden gleich aufbewahrt. Und wenn das so einfach wäre, (...)

So ? Ich nehme mal an, dass das bei den Repliken nicht der Fall ist und tippe daher auf beim betreffenden Urkilogramm auf chemische Verunreinigung im Pico-Maszstab, die den beschriebenen Prozess irgendwie katalysieren.

Auch wenn Dir das noch zu trivial vorkommt bleibe ich bei meiner Meinung.

[Harmakhis]

Auch wenn Dir das noch zu trivial vorkommt bleibe ich bei meiner Meinung.

Naja, ich sag mir bloß immer, wenn das so trivial ist, dass ein Jedermann in einem Internetforum richtig errät, ohne sich das Untersuchungsobjekt auch nur einmal näher angeschaut zu haben, dann sollten das die Spezialisten, die damit hantieren schon lange raus gefunden haben.

Ich will damit also nicht sagen, dass ich dir Dummheit o.ä. unterstelle, sondern du offenbar indirekt den Leuten, die dass untersuchen, und dieser Meinung kann ich mich nicht so ohne weiteres anschließen.

[McWire]

Es gibt noch ein anderes, wennauch gleich offensichtliches Problem.
Die Schwerkraft der Erde ist nicht konstant, sondern geographisch abhängig.
Aufgrund ungleicher Masseverteilung und vertikaler Konvektionsbewegungen im Erdmantel ist die Schwerkraft in manchen Erdteilen leicht erhöht oder abgeschwächt.
Nun weiß ich nicht wie die Masse des Urkilogramm bestimmt wird, bei einfachem Wiegen würde sich dieser Effekt durchaus im 1/10.000-Bereich bemerkbar machen.

Neben dem Dampfdruckproblem, welches auch für Metalle nachweisbar ist, gibt es noch das Problem des Photoeffekt, also des Herausschlagens von Elektronen aus Metalloberflächen durch Strahlung.
Die daraus resultierende elektrische Spannung zwischen Ur-Kilo-Körper und Umgebung kann die Ablösung von Metallionen aus der Oberfläche durchaus beschleunigen.

Was auch noch möglich wäre, wenn auch leicht nachweisbar, dass das Urkilogramm von vielen instabilen Nukliden durchsetzt ist und sich nach den Jahrzehnten nun die Masseabnahme durch nukleare Zerfälle bemerkbar macht.
(Ich kenne ja die Größenordnung der Masseabnahme leider nicht.)
Bei einer relativen hohen Umgebungsstrahlung, die ja ebenfalls geographisch verschieden ist, können nukleare Reaktionen in Körpern sogar erst angeregt oder zumindestens beschleunigt werden.

[MMK]

Naja, ich sag mir bloß immer, wenn das so trivial ist, dass ein Jedermann in einem Internetforum richtig errät, ohne sich das Untersuchungsobjekt auch nur einmal näher angeschaut zu haben, dann sollten das die Spezialisten, die damit hantieren schon lange raus gefunden haben.

Ich will damit also nicht sagen, dass ich dir Dummheit o.ä. unterstelle, sondern du offenbar indirekt den Leuten, die dass untersuchen, und dieser Meinung kann ich mich nicht so ohne weiteres anschließen.

Dass sich damit Spezialisten hautnah tagein tagaus beschäftigen sollte keine Aufforderung beim "kleinen" Mann hervorrufen doch bitte das Mitdenken abzustellen.

gibt es noch das Problem des Photoeffekt, also des Herausschlagens von Elektronen aus Metalloberflächen durch Strahlung.
Die daraus resultierende elektrische Spannung zwischen Ur-Kilo-Körper und Umgebung kann die Ablösung von Metallionen aus der Oberfläche durchaus beschleunigen.

Was auch noch möglich wäre, wenn auch leicht nachweisbar, dass das Urkilogramm von vielen instabilen Nukliden durchsetzt ist und sich nach den Jahrzehnten nun die Masseabnahme durch nukleare Zerfälle bemerkbar macht.
(Ich kenne ja die Größenordnung der Masseabnahme leider nicht.)
Bei einer relativen hohen Umgebungsstrahlung, die ja ebenfalls geographisch verschieden ist, können nukleare Reaktionen in Körpern sogar erst angeregt oder zumindestens beschleunigt werden.

Alles plausibel.
Wenigstens bestimmte Zerfälle könnte man womöglich auch messen und mit Massenveränderungen in Zusammenhang bringen. Und beim Photeffekt muss man auch beachten was die doppelte "Käseglocke" an VIS so alles absorbiert und was überhaupt die passende Wellenlänge wäre, die gerade das betreffende Urkilogramm zu welchem Zeitpunkt auch immer in welche Intensität abbekommen hat.

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Nungut anstatt grossartig zu Spekulieren was nun los ist, sollte man nunendlich eine ordentliche Definition für 1kg wählen und durchsetzen.

[Floore]

Nungut anstatt grossartig zu Spekulieren was nun los ist, sollte man nunendlich eine ordentliche Definition für 1kg wählen und durchsetzen.

Das ist leider einfacher gesagt als getan.
Einen guten Link kenne ich gerade nicht, aber ich meine gelesen zu haben, dass ein vielversprechender Ansatz über die Avogadro-Zahl geht. Das heißt, man möchte das Kilo an der Masse von C12 definieren. Dafür müsste man eigendlich die Atome genau abzählen können was leider sehr schwierig ist. Also geht man einen Umwegüber Silizium, welches sich besser bearbeiten lässt und dessen Masseverhältnis zu C12 man kennt. Da man die einzelnen Atome nicht zählen kann, versucht man eine Kugel mit genau bekanntem Volumen zu fertigen. Ist das Volumen genau bekannt, kann man auch die Anzahl der Atome in dieser Kugel bestimmen und somit exakt deren Gewicht.

Das Problem ist so eine Kugel hinzubekommen. Das fängt damit an, reinstes Silizium zu bekommen ohne Verunreinigung durch andere Elemente. Worauf sogar auch geachtet werden muss ist, dass es sich um ein möglichst reines Kristallgitter handelt, denn nur damit funktioniert die Umrechnung Volumen => Atomzahl. Zweitens ist es nicht so einfach, eine vollkommen runde Kugel hinzukriegen, auch da scheitert es bis jetzt an der selbstgesetzten Genauigkeit.

[MMK]

Das Problem ist so eine Kugel hinzubekommen. Das fängt damit an, reinstes Silizium zu bekommen ohne Verunreinigung durch andere Elemente. Worauf sogar auch geachtet werden muss ist, dass es sich um ein möglichst reines Kristallgitter handelt, denn nur damit funktioniert die Umrechnung Volumen => Atomzahl. Zweitens ist es nicht so einfach, eine vollkommen runde Kugel hinzukriegen, auch da scheitert es bis jetzt an der selbstgesetzten Genauigkeit.

Das mit der Kugel halte ich auch für zu schwierig, da gibt es immer Abweichungen im Maszstab einiger Atomlagen bzw. oberflächlicher Fehlstellen.
Reinstes Silicium hinzubekommen ist dagegen technisch nicht so weit entfernt wie es zuerst den Anschein haben mag, da die Halbleiterindustrie schon einige Erfahrung hat mit der Darstellung von Reinstsilicium.

Allerdings würde ein Silciumblock bestimmt auch an Massenschwund leiden, wie es das Urkilogramm tut. Wer will die Atome nachzählen bzw. erstmal mit mit einem Rastertunnelmikroskop - Wikipedia die ganze Oberfläche absuchen ob noch alles seine Ordnung hat ?

[Floore]

Das mit der Kugel halte ich auch für zu schwierig, da gibt es immer Abweichungen im Maszstab einiger Atomlagen bzw. oberflächlicher Fehlstellen.
Reinstes Silicium hinzubekommen ist dagegen technisch nicht so weit entfernt wie es zuerst den Anschein haben mag, da die Halbleiterindustrie schon einige Erfahrung hat mit der Darstellung von Reinstsilicium.

Naja, im Moment scheint das tatsächlich der vielversprechendste Weg zu sein. Ich habe immer noch keinen anständigen Link gefunden, aber wer es ausfühlich mag:
Spektrum der Wissenschaft - Eine gewichtige Sache

Der Masseverlust des Ur-Kilo beträgt 0,00005 Gramm.
Die genauste Kugel, die man bisher hergestellt hat, hat eine Oberflächenabweichung von 50 nm. Das bedeutet, würde man diese Kugel auf Erdgröße aufblasen, wären sämptliche Erhebungen (und Senken) nicht höher (tiefer) als 7 Meter. Diese Kugel besteht aus 99,998% Silizium 28. Über die Güte des Einkristalls weiß ich gerade nichts. Das Silizium hier hat eine wesentlich höhere Güte, als es die Halbleiterindustrie benötigt.
Und ich glaube selbst hier sind sie noch am Streiten, ob dieser Standard für die Neudefinition ausreicht und der Fehler klein genug ist.

Ich habe keine Ahnung, wie die Halbleiterindustrie ihr Silizium reinigt, hier wird es mit Zentrifugen gemacht, ähnlich derer, die man zur Anreicherung von Uran benützt.

Allerdings würde ein Silciumblock bestimmt auch an Massenschwund leiden, wie es das Urkilogramm tut. Wer will die Atome nachzählen bzw. erstmal mit mit einem Rastertunnelmikroskop - Wikipedia die ganze Oberfläche absuchen ob noch alles seine Ordnung hat ?

Das ist richtig, auch diese Kugel könnte und wird vermutlich unter Masseschwund leiden, aber das ist egal. Die Definition ist nicht an diese Kugel geknüpft, sondern an eine bestimmte Menge von Atomen, genauer C12-Atome. Die Kugel braucht man nur, um erst mal die Atommenge bestimmen zu können.
Wenn man einmal das entsprechende Verfahren gefunden hat, dann lässt sich ein Kilo beliebig reproduzieren, ohne Vergleichsgewichte zu benutzen.

[bozano]

Braucht man für die Definition des "kg" wirklich eine reelle Masse?
Masse verursacht doch eine Raumkrümmung. Wenn man nun einer gewissen Masse eine gewisse Raumkrümmung zuweist, müsste man ja genau sagen können, wieviele C12-Atome ein kg hat.(?)

[McWire]

Die Idee mit der Raumkrümmung kam mir auch irgendwie...

Das Problem ist nur, dass man dafür eine relativ große Masse braucht damit man den Effekt nachweisen kann.

Aber wie man ja weiß ist bei der Masse ja das Kilogramm definiert und nicht etwa die vorsatzlose Einheit Gramm, es wäre daher nur noch 1 Schritt weiter zu gehen und statt Kilogramm Megagramm oder Gigagramm anhand der Raumkrümmung zu definieren.

Hätte zumindestens den Vorteil das man keinen Bezugspunkt für die Massebestimmung, wie z.B. bei der Wägung mit der Erdschwerkraft braucht.

Das Problem ist, das wir immernoch die Gravitation zu wenig verstehen, ansonsten hätte man wie bei elektromagnetischen Basisgrößen schon längst eine zuverlässige Definiton.
Das Ur-Kologramm hat sich als Defintionsgrundlage solange gehalten, weil wir nicht wirklich wissen was Masse ist

[Floore]

Es gibt ja noch mehr Ansätze das Kilogramm neu zu definieren, ob eine Methode dabei ist, die die Gravitation nutzt, weiß ich nicht, ich würde aber mal schätzen nein, zu unpraktikabel.

Charan hat sicher recht, die Gravitation ist die unbekannteste der vier elementaren Kräfte. Die Gravitationskonstante ist die unpräziseste aller physikalischen Konstanten überhaupt. Jede andere Naturkonstante ist genauer bestimmt als G, der Fehler allein der Gravitationskonstante ist größer als die Genauigkeit, die für die Neudefinition des Kilogramms verlangt wird.

Daran sieht man schon mal, wie schwer man sich damit tut, die Gravitation überhaupt zu vermessen.

[HiroP]

Möglicherweise bringt uns da der LHC weiter. Schließlich ist eines seiner Primärziele, die Existenz des Higgs-Teilchens/Felds zu bestätigen oder zu widerlegen.

Ist ein solches Feld bekannt, wird uns das sicher bei dem Verständnis des Phänomens "Masse" enorm weiterbringen. Wie Floore ja schon gesagt hat, erklärt unser Standardmodell nicht, warum manche Teilchen eine Ruhemasse haben und andere nicht.

Wahrscheinlich wird dann auch ganz nebenbei noch eine neue Definition des Kilogramms anfallen...