Edição 13 - maio de 2018

Unidades de medida: redefinição está prevista para 2018

 

Em novembro de 2018, a Metrologia deverá dar um passo histórico com a formalização, durante a 26ª reunião da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), da decisão que tornará efetivas as definições revisadas do kilograma*, ampere, kelvin e mol (quatro das sete unidades de medida em que se baseia o Sistema Internacional de Unidades - SI).

Uma vez formalizadas, as redefinições deverão entrar em vigor em 20 de maio de 2019, data em que se comemora o Dia Mundial da Metrologia. Na celebração deste ano, a redefinição é o tema central da campanha liderada mundialmente pelo BIPM e pela Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML), que traz o mote “Sistema Internacional de Unidades: em constante evolução” e pretende demonstrar como a chamada ciência das medições e suas aplicações está em permanente aprimoramento e desempenha papel central na inovação e nas descobertas científicas, na indústria, no comércio internacional, na melhoria da qualidade de vida e na proteção do meio ambiente.

“Com a redefinição das unidades, teremos as medidas que a Metrologia sempre buscou: universais (harmonizadas no mundo inteiro), justas (iguais para todos) e perenes (baseadas em constantes fundamentais, imutáveis)”, afirma o diretor de Metrologia Científica e Tecnologia do Inmetro, Humberto Brandi.

Assim como nas outras vezes em que o SI foi revisado, todo cuidado tem sido tomado para que não haja impacto perceptível na vida cotidiana e que as medições feitas com definições anteriores continuem válidas, considerando suas incertezas. Poucos usuários fora do ambiente dos laboratórios dos Institutos Nacionais de Metrologia (INMs), órgãos congêneres ao Inmetro espalhados pelo mundo, perceberão as mudanças. No dia a dia do cidadão-consumidor, por exemplo, esses efeitos não devem ser notados. A novidade poderá, porém, trazer transformações para a ciência e a indústria que use tecnologia de ponta, como, por exemplo, em medições de caracterização física e química de nanomateriais.

Na prática, o que muda?

• Kilograma: será definido nos termos da constante de Planck, assegurando estabilidade de longo prazo à unidade de massa do SI (a definição deixará de ser baseada no protótipo de platina-irídio). Sua realização poderá ser realizada por qualquer método viável (exemplos: balança de Kibble – watt – ou o método da determinação da constante de Avogadro, por meio da estimativa do número de átomos em uma esfera de silício). Na prática, os usuários poderão obter rastreabilidade ao SI valendo-se das mesmas fontes atuais (BIPM, INMs e laboratórios acreditados). Comparações internacionais vão assegurar sua consistência. O valor da constante de Planck será fixado para assegurar que não haja mudanças no kilograma. As incertezas oferecidas pelos INMs a seus clientes de calibração não serão afetadas.
  
  De acordo com o chefe do Laboratório de Massa (Lamas), Victor Loayza, a área tem acompanhado sistematicamente o processo de redefinição do kilograma desde 2005 e desenvolvido recentemente pesquisas para implementar experimentos que, entre outras características, envolvem a realização de pesagens no vácuo. Ele reforça que a mudança somente terá impacto em medições de alto nível de exatidão em INMs, e que, após a implementação formal da redefinição, poderá ser requerida uma maior frequência de recalibração dos padrões nacionais para manutenção de seus resultados.
  
  Recentemente, pesquisadores do Lamas publicaram três artigos no Congresso Internacional de Metrologia Mecânica (CIMMEC) sobre as motivações, decisões e consequências do processo de redefinição do kilograma.

• Ampere (e outras unidades elétricas): o ampere será definido a partir da carga do elétron e sua redefinição não afetará a grande maioria dos usuários de medições. O volt e o ohm serão definidos a partir da carga do elétron e da constante de Planck; o volt vai mudar cerca de 0,1 parte por milhão e o ohm mudará ainda menos. Profissionais que trabalhem nos níveis mais altos de exatidão precisarão atualizar os valores de seus padrões ou reavaliar sua incerteza padrão.
  
  De acordo com o chefe da Divisão de Metrologia Elétrica (Diele), Edson Afonso, o Instituto encontra-se apto a atender a demanda, no Brasil, de serviços de calibração de padrões de tensão e resistência elétrica já adequados ao SI redefinido. No Laboratório de Metrologia Elétrica Quântica (Lameq), por exemplo, os programas automatizados de calibração relacionados ao sistema de padronização primária de tensão (baseado no efeito Josephson) e ao sistema de padronização primária de resistência (baseado no efeito Hall Quântico) terão os valores das suas constantes atualizados, de forma a calibrar os seus padrões de tensão e resistência já adequados ao novo SI. Sobre o tema, pesquisadores do Lameq publicaram o artigo “O novo SI e o seu impacto na metrologia elétrica no Brasil” no Congresso Metrologia 2017.

• Kelvin: sua redefinição será nos termos da constante de Boltzmann e não terá efeito imediato na medição prática de temperatura ou na rastreabilidade dessas medições e, para a maioria dos usuários, passará despercebida. A redefinição assenta as bases para futuros aprimoramentos na medição. Uma definição livre de materialização e de limitações tecnológicas permite o desenvolvimento de novas técnicas, aperfeiçoadas, para tornar as medições rastreáveis ao SI, especialmente em temperaturas extremas.
  
  Os pesquisadores da Divisão de Metrologia Química e Térmica (Dimqt) explicam que a escala internacional de temperatura em vigor (ITS-90) permanecerá mesmo após a mudança na definição do Kelvin e o Termômetro Padrão de Resistência de Platina irá continuar como padrão de interpolação, o que não traz mudanças significativas à rotina de trabalho do laboratório no curto prazo. Chamam atenção, no entanto, para a importância de acompanhar as técnicas de medição termodinâmica de temperatura, como termometria acústica e de ruído, a fim de que, no futuro, possam ser adotadas em substituição às que são baseadas na ITS-90.

• Mol: será redefinido respeitando uma quantidade específica de entidades (tipicamente átomos ou moléculas) e não dependerá mais da unidade de massa, o kilograma. A rastreabilidade continuará podendo ser estabelecida por meio das técnicas já existentes, incluindo o uso de medição de massa juntamente com tabelas de pesos atômicos e a constante de massa molar (que continuará sendo aproximadamente 1 g/mol). Os pesos atômicos não serão afetados pela mudança. A variação na incerteza será tão pequena que não vai requerer nenhuma mudança nas medições.
  
  

45 anos do Inmetro

No Brasil, o Inmetro é o Instituto Nacional de Metrologia responsável pela disseminação das unidades do SI e, portanto, das mudanças previstas.

Criado pela Lei nº 5.966 de 1973, em dezembro de 2018 o Instituto completa 45 anos. Para celebrar a data, foi criada uma marca comemorativa com o mote #FuturoTecnológico. Seu conceito baseia-se nas linhas arquitetônicas do Campus de Xerém, mas também traz implícita a expectativa quanto à fase que se inicia neste novo ano, com foco em resultados e entusiasmo para enfrentar os desafios que estão por vir.

Saiba mais sobre a redefinição das unidades de medida:

Dia Mundial da Metrologia: http://www.worldmetrologyday.org/
Redefinição das Unidades (site do BIPM): https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/

*O Inmetro utiliza a grafia com "k", em harmonia com a abreviação "kg" e com os institutos de metrologia de todo o mundo; ou, temporariamente, quilograma, sendo as duas formas contempladas na Portaria Inmetro nº232, de 2012.