Насколько точными были весы и гири 100 лет назад?

Посетители Музея мер и весов, рассматривая старинные аналитические весы и лабораторные разновесы начала прошлого столетия, нередко интересуются, насколько точными были весы и гири того времени. Неудивительно, что тем же вопросом задавались и современники весов конструкций Бунге, Мора, Ортлинга, Кольбуша и других талантливых изобретателей.

Прежде, чем мы обратимся к результатам исследований и обзоров, необходимо осветить общую картину происходящих в то время событий. Период второй половины XIX – начала ХХ века характеризуется стремительным ростом компаний-производителей точной весоизмерительной техники, что в свою очередь было обусловлено развитием науки и техники. Промышленники требовали точные весы, чтобы не терять прибыль, ученые нуждались в точных результатах взвешивания для проведения смелых экспериментов. Стремясь удовлетворить спрос, а также выделиться среди конкурентов, производители предлагали сотни конструкций и инноваций в области точного весостроения. Помимо особенностей конструкции точность показаний аналитических и лабораторных весов прошлого столетия во многом зависела от умелого с ними обращения. Осознавая это, знаменитый немецкий химик К.Р. Фрезениус (Carl Remigius Fresenius, 1818 – 1897 гг.) в процессе работы над учебным пособием по аналитической химии посветил целых четыре страницы правилам работы с точными весами и мерами. Так, насколько же точными могли быть весы и гири 100 лет назад?

В 1928 году в свет вышел справочник по современным на тот момент весам, составленный инспектором мер и весов Дж. А. Оуэном (George A. Owen. A treatise on weighing machines). В одном из разделов автор приводит результаты исследования чувствительности различных точных весов. Согласно его выводам аналитические весы в большинстве случаев уже были способны распознать разницу между нагрузками на чаши, равную всего 2/100 миллиграмма.

В 1906 году было опубликовано одно любопытное исследование (The accuracy of a modern balance and set of weights. H. I. Woods and Alice K. McFarland), выполненное сотрудниками университета Уошберн (США). В качестве предмета изучения были выбраны весы конструкции Пауля Бунге, представленные в каталоге под номером «0». Длина весового коромысла треугольной формы составляла всего 13 см. При этом весы отличались удлиненным указателем равновесия (25,5 см). Конструкция модели предполагала наличие измерительной шкалы с делениями, по которой передвигалась гирька весом 5 мг. В стандартной комплектации чувствительность весов составляла 1/10 мг. Однако, с помощью небольшого цилиндрического груза, размещенного в центральной части весового коромысла, чувствительность конструкции можно было увеличить до 1/100 мг. Колебания коромысла при этом считывались посредством микроскопа, встроенного в корпус под углом 45° и сфокусированного на особой шкале, расположенной под указателем равновесия. Данная шкала, включавшая 100 делений, размещалась на пластине из слоновой кости длиной всего 1 см. Тестирование малых мер веса (также изготовленных в мастерской Пауля Бунге) происходило в Бюро стандартов США. Там гирьки с номинальным весом от 100 г до 5 мг сравнили с образцовыми. Экспертиза показала, что вес всех гирек соответствовал норме. К примеру, погрешность самой тяжелой гири в 100 г составила всего 0,4 мг или 4/1000000 (!) от идеального веса.

Время не стоит на месте. На сегодняшний день к числу одних из самых точных весов принадлежит прибор, разработанный инженерами из Массачусетского технологического института. Его чувствительность составляет всего 1 аттограмм (одна миллионная одной триллионной грамма). С помощью таких весов можно, например, взвесить отдельные части клетки. В 2012 году испанские инженеры сконструировали сверхчувствительные весы, способные распознать массу одного протона.