国际标准单位的起源(第四部分:摩尔)

国际标准单位的起源(第四部分:摩尔)

本周,山姆·基恩 (Sam Kean) 研究了一些极其精确的标准——米、秒和其他国际标准单位——以及这些元素在长期以来定义、重新定义和重新定义它们中所发挥的作用。

我们对米或秒的直观概念都是一样的,甚至坎德拉看起来也很简单。摩尔则不同,它可能是一开始最难掌握的公制标准。

我的高中老师有一只用魔术贴固定的啮齿动物,她会把它肢解来帮助我们想象它的样子——一只“鼹鼠”可以从不同的地方分开,然后粘在一起,变成半只鼹鼠、四分之一只鼹鼠或其他什么。我不确定这是否有帮助。

基本上,摩尔用于测量物质的量,但测量方式很巧妙。假设你想要制造硫化钙 CaS,你所在的行业竞争非常激烈,不能浪费一点钙或硫。这意味着你需要将两种元素的量完全混合在一起。但定义在这里很棘手,因为硫原子的中子和质子较少,因此重量比钙原子轻。所以如果你有 10 公斤的两种元素,那么实际上你拥有的硫原子比你需要的多得多。摩尔解决了这个问题:它提供了一种将公斤(或其他单位)转换为与 Y 反应的 X 的量的方法。在这种情况下,你需要混合一摩尔的每种元素以获得完美的产量。

过去,国际上对摩尔的定义是基于氧和氢等常见元素的,但自 1960 年以来,科学家已将一摩尔定义为 12.0000… 克碳 12 中的原子数。但实际上,这一定义掩盖了一些困境——它含糊其辞。

您可能还记得一个与摩尔相关的数字,即阿伏伽德罗常数——一摩尔总是有 6.022141793… x 1023 个粒子。这绝对是个巨大的数字。以每秒一个原子计算,平均一年有三千万秒左右,要计算到这个数字需要两千万亿年,是宇宙年龄的百万倍以上。因此,虽然您可能知道您恰好有一摩尔碳十二,但您对有多少个原子只有一个模糊的概念:因为在 6.022141793… 中的省略号之后,任何人都无法确定——而且小数点后还有许多位需要计算。

此外,如果你一直隐隐觉得摩尔听起来有点多余——因为“物质的量”和“物质的质量”非常相似——那么你就猜到了。事实上,与原子计数相关的问题导致了定义我们将要研究的最后一个标准——千克——的更大问题。

明天请收看我们探索科学标准的最后一期。本系列由《消失的勺子》一书的作者山姆·基恩 (Sam Kean) 撰写,该书收集了元素周期表中隐藏的有趣而奇特的故事。

<<:  杰出人物十:伊恩·斯皮尔曼,控制狂

>>:  国际标准单位的由来(第五部分):备受争议的千克

推荐阅读

除非你购买 Windows 11 Pro,否则你的 PC 会与你分道扬镳

你的电脑刚刚打来电话——它就要和你分手了。它说你还没有获得最新的软件升级,尽管它几个月来一直在要求进...

更强烈的飓风可能会达到“6 级”

随着海洋温度飙升至新高,飓风变得越来越强大,破坏力也越来越大。根据最新研究,五级萨菲尔-辛普森飓风等...

操纵原子运动可以使金属更坚固、更弯曲

地壳分裂成七大板块,不断滑动和相互磨擦。虽然肉眼看不到这个过程,但你能看到其结果:例如,板块碰撞时会...

如何制作自己的 DIY 水枪

材料2 英寸 x 24 英寸 40 号 PVC 管1¼英寸×24英寸PVC管两个 2 英寸 PVC ...

“Oumuamua 不是外星人,但它也可能不是小行星

小行星和彗星通常很重,但‘奥陌陌’——第一个穿过太阳系的星际访客——却轻得不可思议。如今,距离该物体...

回顾星期四:数字照片共享、计算机病毒和笔记本电脑的兴起

在这个回忆星期四,我们回顾 25 年前 1989 年 9 月的《大众科学》。 VHS 时代的 Sna...

西弗吉尼亚州的这个小镇已经失去了无线电信号

西弗吉尼亚州格林班克镇位于国家无线电静默区的中心地带,这里几乎没有手机、Wi-Fi 路由器和广播天线...

讨厌蓝牙

我不喜欢蓝牙耳机,也不喜欢戴这种耳机的人。听起来有点像 T 恤上的标语,不是吗?这种小小的耳机总让我...

当引人注目的标题成为科学研究的目标时,整个过程就会受到影响

布莱恩·万辛克的研究几乎总是登上新闻头条。这位社会心理学家是康奈尔大学食品与品牌实验室的负责人,该实...

两颗微小恒星的轨道比我们的太阳还小

现实比小说更离奇,尤其是在太空中,天文学家刚刚发现两颗微小恒星的轨道如此之近,以至于整个系统可以容纳...

“有人叫你了,阿撒塞勒先生。” 《Z》的魅力与评价:推荐点详解

“有人叫你了,阿撒塞勒先生。” Z》——恶魔与人类的幽默共存“有人叫你了,阿撒塞勒先生。” 《Z》是...

微软 Surface Pro 评测:你能买到的最奇怪的主流笔记本电脑

微软 Surface Pro 无疑是过去几年我桌上最有趣的笔记本电脑。它不是最好的,但绝对是最有胆量...

从国际空间站看地球是什么样子

https://www.youtube.com/watch?v=B8s2030Zss0?宇航员蒂姆...

绝对防御利维坦:深入了解迷人的故事和角色

绝对防御利维坦 - 绝对防御利维坦 - ■ 公共媒体电视动画系列■ 原创媒体游戏■ 播出时间2013...