Balanza de Watt

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La balanza de Watt del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). En la parte superior se puede apreciar la cámara de vacío que cubre el aparato.

La Balanza de Watt es un instrumento de medida experimental diseñado para medir masas de forma muy precisa, registrando corriente eléctrica y voltaje. Ha sido desarrollado como un instrumento metrológico que podría proveer de una nueva definición al kilogramo, unidad fundamental que define la masa, basándose en unidades eléctricas; motivo por el que es denominado también como "kilogramo electrónico". El nombre de "balanza de Watt" proviene del hecho de que la masa de la muestra es proporcional al producto de corriente eléctrica y voltaje, dicho producto representa una potencia que se mide en vatios, unidad que recibe su nombre del científico James Watt.

Descripción[editar]

La balanza de Watt es una versión más precisa de la balanza de Ampere; un temprano instrumento de medida que mide la fuerza ejercida entre dos bobinas de hilo conductor por las que circula una corriente eléctrica, para calcular a partir de esa fuerza la intensidad de dicha corriente. En la balanza de Watt el principio se invierte: se mide la corriente necesaria para soportar un peso, determinando de esta manera la masa de la muestra. Así pues, este sistema definiría el kilogramo en términos de corriente y voltaje. Dado que las unidades que definen corriente eléctrica y voltaje están definidas en función de constantes fundamentales (velocidad de la luz y constante de Planck), la unidad de masa quedaría también definida en función de constantes absolutas. Esto supone una ventaja frente a la definición actual de masa, que depende de un objeto patrón susceptible de ser dañado, y cuyas propiedades no son completamente constantes en el tiempo.

La balanza fue propuesta en 1975 por el científico B. P. Kibble, del Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido (NPL).[1] La principal debilidad del método de Ampere era que el resultado dependía de la precisión con la que fueran medidas las dimensiones de las bobinas. La balanza de Watt posee un paso de calibración extra que elimina el efecto de la geometría de las bobinas, aumentando notablemente la precisión. Este paso de calibración consiste en mover la bobina a través de un campo magnético conocido a una velocidad conocida.

La balanza desarrollada en Inglaterra ha sido enviada al National Research Council of Canada, donde está siendo probada, aunque existen otros experimentos con balanzas de Watt en:

Hasta la fecha, el récord de precisión lo ostenta la balanza del NIST, con un margen de error de 3.6×10−8,[3] pero los experimentos esperan obtener un error de sólo 1×10−8.

Referencias[editar]

  1. Kibble, B. P. (1975), Sanders, J. H.; Wapstra, A. H., eds., Atomic Masses and Fundamental Constants 5, New York: Plenum, pp. 545–51 
  2. Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). «CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006». Reviews of Modern Physics 80:  pp. 633–730. doi:10.1103/RevModPhys.80.633. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/codata.pdf. 
  3. Steiner, R. L.;Williams, E. R.; Liu, R.; Newell, D. B. (2007), «Uncertainty Improvements of the NIST Electronic Kilogram», IEEE Trans. Instrum. Meas. 56 (2): 592–596, doi:10.1109/TIM.2007.890590 


Enlaces externos[editar]