砝码真空质量与折算质量在实际工作中的应用

　　一、质量的国际标准

　　衡量一个物体的质量通常由砝码通过天平或秤来完成。为了便于世界范围内的贸易往来，国际计量局(BIPM)决定统一质量单位。他们用纯度为4个9的占合金成分90%的铂和纯度为4个9的占合金成分10%的铱制成国际千克原器，用作质量的国际标准，并把该标准保存在BIPM原器库里。世界各国的千克原器定期要送往BIPM，由国际千克原器重新赋值后，进行本国的质量量值传递，以确保世界范围内质量量值的统一。质量的国际单位是1kg，它是国际千克原器的质量。

　　二、我国的质量量传体系

　　我国质量国家基准砝码即国家千克原器编号为60，是由90%的铂和10%的铱制成的铂铱合金直圆柱体。该砝码的质量标称值为1kg，其真空中质量值由BIPM给出。国家千克原器每5年通过原器天平复现其质量值给国家千克副基准砝码，然后再由国家千克副基准砝码传值给省一级最高标准E1等级砝码，接着由E1等级砝码开始向下一等级砝码量传，逐级量传至M3等级砝码。各等级砝码除借助天平进行质量量传外，还可用于检定相应准确度等级的衡量仪器。

　　三、复现质量量值的砝码的真空质量值和折算质量值

　　国际千克原器的质量是真空质量，也就是实际质量值。为什么量传到下面等级砝码时会采用折算质量?这是因为我国的砝码制造材料有很多。根砝码等级的不同，所用的材料差别很大。砝码的制造材料通常有JFI无磁不锈钢、无磁不锈钢、不锈钢、铜合金、铸钢、铸铁、铝合，材料密度2.7g/cm3到8.4g/cm3不等。当借助天平，用砝码作标准称量物体时，如果使用实际质量(真空质量)相同、制造材料不同的砝码，称出物体的质量会不同。这是因为根据阿基米德定律：砝码在空气中衡量时会受到空气浮力的影，浮力大小等于砝码排开空气的重量。当砝码际质量(真空质量)相同时，由于砝码材料不同，导致砝码的体积不同，由于空气浮力的作用，砝码在天平上称出的质量值也会不同。如两个砝码真空质量值都是200.0000g，材料分别为不锈钢和铜合金，材料密度分别为7.85g/cm3和8.4g/cm3。它们在标准空气密度中衡量的实际结果分别为199.9694g和199.9714g。当没有考虑空气浮力，直接用这两个砝码按200.0000g质量值在天平上称量同一被测物时，被测物的测量结果就会不同两者相差2mg。要想得到正确的质量测量结果应当进行空气浮力修正。为此，必须实测砝码和被衡量物体的体积和空气密度。显然，在一般性的衡量工作中，是很难做到这一点的。为了解决用不同材料的砝码衡量同一种物体所得结果不一致的问，可以利用真空天平进行衡量，以排除空气浮力的影响或者让所有砝码均用同一种材料制造，使这一问题不复存在。然而这些方法都是不现实。于是，有人想出了一种办法，即利用折算的方法把不同材料的砝码的量值，换算成其密度为8.0g/cm3的砝码的量值，即采用折算质量值方法。砝码的折算质量值是：假想一个砝码，在温度为20℃、空气密度为0.0012g/cm3的空气中与一个材料密度为8.0g/cm3的标准器达到平衡，则该标准器的质量即为该砝码的折算质量。