Kilogramo

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Jump to navigation Jump to search
Temas pri... “Kg” alidirektas ĉi tien. Ĉi tiu artikolo temas pri mezurunuo pri maso. Por informoj pri aliaj signifoj de la mallongigo, vidu la paĝon Kg (apartigilo).
Kilogramo
Mezurunuaro Internacia Sistemo de Unuoj
Fizika grando Maso
Simbolo kg
Nuna difino Maso de metala cilindro konservata en Sèvres, Francio
Dato de difino 1889
v  d  r
Information icon.svg

La kilogramo (simbolo: kg) estas la baza mezurunuo por maso en la Sistemo Internacia de Unuoj.

Historio de la difino[redakti | redakti fonton]

La unua difino pri la nuntempa gramo publikiĝis la 7-an de aprilo 1795 en Francio, kiam oni dekretis, ke unu gramo estu egala al "la absoluta pezo de volumo de akvo egala al kuba centono de metro, je la temperaturo de glacio".[1] La ideon pri difino de masunuo surbaze de la maso de difinita volumo de akvo unue proponis la brita filozofiisto John Wilkins en 1668[2][3].

Hejm-kvalita unu-kilograma pezaĵo el gisfero, kun formo laŭ la rekomendo R52 de la Internacia Organizo de Laŭleĝa Metrologio por gisferaj seslateraj pezaĵoj,[4] kun kreditkarto por skala komparo.

Ĉar tamen en komerco oni ofte pritraktas varojn multe pli pezajn ol unu gramo, oni produktis unupecan metalan specimenon mil fojojn pli peza ol la gramo, kiun oni povis plej facile utiligi kiel komparilo por mezuri masojn: ĝi estis la unua specimeno de kilogramo.

Krome, oni komencis esplori la ekzaktan mason de litro (aŭ kuba decimetro) de akvo. Kvankam la origina difino menciis akvon je la fandotemperaturo de glacio, la franca kemiisto Louis Lefèvre-Gineau kaj la itala natursciencisto Giovanni Fabbroni proponis en 1799, post longa esplorado, difinon kiu enfokusigis akvon je la temperaturo de maksimuma denso, kiun oni taksis egala al 4 celsiusaj gradoj.[5] (Efektive, laŭ modernaj mezuroj akvo atingas sian maksimuman denson je temperaturo 3,984 °C; sed tia precizeco tiam ne atingeblis).

Oni kalkulis, ke la tiel novdifinita kilogramo egalis al 99,9265% de la maso de la ĝistiama referenca specimeno. Dum la sama jaro, 1799, oni konstruis novan unukilograman specimenon de plateno laŭ la postuloj de la ĵus ŝanĝita difino. La 10-an de decembro 1799 oni oficialigis la novan specimenon kiel difinilon de la kilogramo. Dum la sekvaj naŭdek jaroj, la difino ne plu ŝanĝiĝis.

Nuntempa difino (ekde 1899)[redakti | redakti fonton]

Naciprototipa kilogramo K20, unu el la du prototipoj stokitaj en la Usona National Institute of Standards and Technology en Gaithersburg, Marilando, kio servas keil ĉefaj normigoj por difini ĉiujn unuojn de maso kaj pezo en Usono. Tiu estas kopio por publika montrado, montrita kiel ĝi estas normale stokita, sub du vitraj sonoriloj.

Ekde 1889 unu kilogramo egalas, laŭdifine, al la maso de la "prakilogramo", metala cilindro el aparta alojo de plateno (90% de la maso) kaj iridio (10%), kies oficiala nomo estas Pt‑10Ir. La specimeno estas konservata en la Buroo Internacia pri Pezoj kaj Mezuroj, en Sèvres apud Parizo, Francio. Tiun prototipon oni uzas por kompare kontroli la masojn de ĝiaj kopioj, kiujn ricevis landoj uzantaj la metran sistemon.

La specimeno havas la formon de rekta cilindro (tio estas, la alto egalas al la diametro), por minimumigi la surfacan areon; la alto egalas al 39,17 milimetroj.[6] Kompare al la antaŭa specimeno, oni aldonis 10% da iridio por ke la cilindro iĝu pli malmola, tamen konservante la ĉefajn ecojn de la ĝistiama nurplatena specimeno - rezisto al oksidiĝo, altega denso, bona elektra kaj termika konduktivo.

La nuna specimeno estas unu el tri cilindroj kiujn oni konstruis en 1879. En 1883 oni eltrovis, ke laŭ la tiamaj mezuriloj ne eblis distingi ĝin disde la originala cilindro, kaj la unua Ĝenerala Konferenco pri Pezoj kaj Mezuroj en 1889 oficialigis ĝin kiel difinilon de la kilogramo.[6]

La komparo de la kopioj (same faritaj el plateno-iridio) eblas kun precizeco de 1 miliardono. Oni faras la komparojn en strikte difinitaj kondiĉoj, ekzemple en vakuo kaj post zorga purigo.

Lastatempa difino (ekde 2018)[redakti | redakti fonton]

En la lasta sesio de la 26a Ĝenerala Konferenco de Pezoj kaj Mezuroj okazigita la 16an de novembro 2018 en Versajlo, la 60 ŝtatoj membroj voĉdonis unuanime favore redifini la koncepton de kilogramo: el la venonta jaro (2019), la mas-unuo ne estos fizika objekto, sed valoro derivita el konstanta trajto de la naturo. Tiu ŝanĝo havos apenaŭan rezulton en la ĉiutaga vivo (aĉetaĵoj), sed povas esti grava en la scienca medio, ekzemple por la disvolvigo de kuraciloj, kemiaĵoj, valoregaj metaloj ktp. Tiu decido ne estis subita, sed preparita dum jaroj (fakte kelkaj fakuloj prilaboris tion dum sia tuta laborkariero) kaj tuŝos rilatajn difinojn de alia mezurunuoj, kiel mol, kelvino kaj ampero por ke ankaŭ tiuj unuoj estu bazitaj sur universalaj konstantoj. [7]

Cifereca bildo de la "elpostenigota" cilindro el iridiumita plateno (la rektilo montras la skalon).

La kilogramo estas speciala okazo, ĉar temas pri la lasta fundamenta unuo kies difino ankoraŭ dependis de la grando de fizika objekto. Kaj tio estas problemiga, ĉar la objekto ne estas senŝanĝa. En la lasta jarcento, la maso de la nomita IPK ŝanĝis. Ĝi plue estas kilogramo, ĉar laŭ la konvencio ne povas esti necerteco pri ties valoro, sed rilate al la maso de aliaj modeloj de la kilogramo, ĝi variis laŭ valoroj de almenaŭ 50 mikrogramoj (miliononoj de gramo). Tio okazas ĉar la mencita cilindro povas malpuriĝi el partikloj de aero kaj perdas malgrandajn kvantojn de materialo kiam oni purigas ĝin. Alia tialo por retirigi la modelon de la IPK estis la danĝero ke la cilindro estu damaĝita aŭ misformita. La metro, kiu estis kutime la longeco de bastoneto el plateno, jam estis redifinita en 1983 precize por eviti tiujn problemojn. Fiksante la lumrapidecon —konstanta en la vakuo— per universala cifrea valoro, la metrologoj interkonsentis nomigi la metron “la distanco veturata de la lumo en 1/299.792.458 sekundoj”. Tie ajna laboratorio kapabla mezuri la tempopason precize povas ankaŭ mezuri sian propran metro-bastoneton.[7]

La nova precizeco efikos sur fakaj kampoj kie oni postulas pli precizajn mezurojn.[7] Tio okazos el la 20a de majo 2019, nome la jariĝo de la Traktado de la Metro de 1875. "La 20an de majo 2019 okazos la plej grava revolucio en mezursciecno ekde la Franca Revolucio", asertis la Nobel-premiito William Daniel Phillips el la podio de la Konferenco. Anstataŭ la lumrapideco, la netuŝebla mezurunuo elektita por difini la mas-unuon estas la konstanto de Planck, valoro kiu indikas la kvanton de energio elsendita kiel radiado. La aprobo de tiu nova difino de la koncepto de kilogramo alvenis prokraste ĉar ĝis antaŭ nelonge ne ekzistis la teknologiaj rimadoj por realigi ĝin. Nun pere de aparato nomita pesilo de Watt (aŭ ankaŭ pesilo de Kibble aŭ povopesilo), eblas kalibri modelojn de kilogramo konata kiel valoro de la konstanto de Planck.[7]

La pesilo de Watt estas simila al pesilo de platetoj, sed la pesota objekto ne estas ekvilibrata kun alia maso, sed kun elektromagneta povo. La povo estas kalkulata el la valoro de la elektra kurento aplikata por generi ĝin kaj el la valoro de la konstanto de Planck, ambaŭ fikse konataj. Kiam oni atingas ekvilibron pere de la pesila plato, tio permesas kalibri modelojn de maso kun la plej malgranda eraro atingita ĝis tiam (por unu kilogramo, la eraro estas de ĉirkaŭ 20 mikrogramoj).[7]

La eleganto de la ŝanĝo al la Internacia Sistemo estas ke, estontece, oni povos disvolvigi pli antaŭenirintan teknologion kiu ebligu derivigi la valoron de unu kilogramo — el la konstanto de Planck — kun precizo eĉ pli akurata ol tiu atingita pere de la pesilo, sen neceso ŝanĝi la difinon. Kelkaj sciencistoj proponis difini la kilogramon uzante la konstanton de Avogadro, kiu rilatas la kvanton de atomoj aŭ molekuloj kun la maso de montraĵo, anstataŭ tiu de Planck. La interkonsento konsistis je la alveno al empiria nivelo de precizeco kiu ebligu uzi fiksajn nombrojn de ambaŭ konstantoj por atingi la saman nombran valoron de kilogramo.[7]

Dekoblaj kaj dekonaj unuoj[redakti | redakti fonton]

Dekoblaj kaj dekonaj unuoj de gramo (g) laŭ la Internacia Sistemo
Dekonaj unuoj Dekoblaj unuoj
Valoro Simbolo Nomo Valoro Simbolo Nomo
10–1 g dg decigramo 101 g dag dekagramo
10–2 g cg centigramo 102 g hg hektogramo
10–3 g mg miligramo 103 g kg kilogramo
10–6 g µg mikrogramo 106 g Mg megagramo
10–9 g ng nanogramo 109 g Gg gigagramo
10–12 g pg pikogramo 1012 g Tg teragramo
10–15 g fg femtogramo 1015 g Pg petagramo
10–18 g ag atogramo 1018 g Eg eksagramo
10–21 g zg zeptogramo 1021 g Zg zetagramo
10–24 g yg joktogramo 1024 g Yg jotagramo

La kilogramo estas la baza unuo pri maso en la Sistemo Internacia, kvankam pro historiaj kaŭzoj ĝia nomo havas la prefikson "kilo", kvazaŭ la gramo estus la baza unuo. Tial, ĉiuj aliaj nomoj de dekoblaj kaj dekonaj mezurunuoj formitaj laŭ la oficialaj prefiksoj de SI rilatas al la unuo gramo[8] , kaj ne rekte al kilogramo (Vidu la apudan tabelon).

Kelkfoje ankaŭ uzatas aliaj, neregulaj mezurunuoj pri maso:

  • Tuno (mallonge t) egalas mil kilogramojn (la samsignifa vorto megagramo malpli oftas).
  • Elektronvolto (mallonge eV), kiu uzatas en la fako de atoma kaj atomkerna fiziko, estas mezurunuo pri energio; tamen, pro la rilato inter maso kaj energio ĝi ankaŭ uzatas kiel mezurunuo pri maso. Oni tiam devus mallongigi ĝin per eV/c&sup2, sed ankaŭ uzatas tiucele la kutima mallongigo eV.
  • La atommasa unuo (u) estas difinita tiel, ke atomo de karbono-12 havas mason 12 u. El tio rezultas, ke 1 u proksimume egalas 1.66×10−27 kg. Per tiu ĉi mezurunuo oni ofte priskribas la masojn de atomoj kaj molekuloj.

Eksteraj ligiloj[redakti | redakti fonton]

Notoj[redakti | redakti fonton]

  1. Dekreto pri pezoj kaj mezuroj (7-a de aprilo 1795). “Gramme, le poids absolu d'un volume d'eau pure égal au cube de la centième partie du mètre , et à la température de la glace fondante.”. (france)
  2. An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language (angle)
  3. An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language, transskribo) (angle)
  4. (2004) “International Recommendation R 52 – Hexagonal weights – Metrological and technical requirements”. Alirita 28a de Decembro, 2012.. 
  5. L'histoire du mètre, la détermination de l'unité de poids (Hstorio pri metro, determino de la mezurunuo por pezo) (france).
  6. 6,0 6,1 New Techniques in the Manufacture of Platinum-Iridium Mass Standards, T. J. Quinn, Platinum Metals Rev., 1986, 30, (2), pp. 74–79
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 BRUNO MARTÍN, Aprobada la nueva definición universal del kilogramo, El País, 17a de Novembro 2018. [1] Alirita la 17an de Novembro 2018.
  8. SI Unuoj: Maso de NIST (Usono). (angle)