Kilogram (i dagligtale også bare kalt kilo) er grunnenheten for masse i SI-systemet, og har symbolet kg. Prefikset kilo er det greske ordet for «tusen», så ett kilogram er 1000 gram. Enheten er den eneste grunnenheten i SI-systemet med prefiks.
Fra 1799 til 2019 var kilogram definert som massen til et bestemt lodd oppbevart i Frankrike, med en masse tilsvarende massen til én kubikkdesimeter (én liter) vann ved 4 °C. Kilogram var den siste av SI-enhetene med en definisjon knyttet til et bestemt fysisk objekt, 20. mai 2019 ble definisjonen endret til å være basert på Plancks konstant.
Historie
Én av de seks første, midlertidige prototypene på et kilogram (opprinnelig kalt grave), laget i 1793 til det nye franske systemet for vekt og mål som skulle bli det metriske systemet.
Da det franske vitenskapsakademiets komité for mål og vekt utviklet det metriske system på 1790-tallet, definerte de først i 1793 én grave som massen til én kubikkdesimeter (altså én liter) rent vann ved frysepunktet (0 °C).
I 1795 byttet enheten navn til kilogramme, og i 1799 ble definisjonen endret til å gjelde vann ved temperaturen der vann har høyest tetthet (rundt 4 °C), siden tettheten her er mest stabil.
Kilogramme des Archives
Til praktisk bruk behøvdes noe mer stabilt enn vann. Etter litt eksperimentering med ulike metaller på 1790-tallet ble den første offisielle kilogramprototypen realisert i 1799 som et lodd i rent platina med en masse så nær massen til en kubikkdesimeter vann som det var mulig å få til på den tiden. I desember 1799 ble dette ratifisert som standarden for kilogram, med en masse per definisjon lik ett kilogram. Standarden ble kalt kilogramme des Archives fordi den ble oppbevart i det franske nasjonalarkivet (Archives Nationales), og ble beholdt som standard de neste 90 årene.
Den internasjonale kilogramprototypen (IPK)
Replika av den internasjonale kilogramprototypen fra 1889
Etter at meterkonvensjonen ble inngått i 1875 ble det laget en ny kilogramprototype fra en legering av 90 % platina og 10 % iridium, som skulle være enda mer stabil. Prototypen fikk navnet International Prototype of the Kilogram (IPK, den internasjonale kilogramprototypen) og ble ratifisert i 1889 som den nye standarden for kilogram.
Loddet har blitt oppbevart i Pavillon de Breteuil hos Det internasjonale byrå for mål og vekt (Bureau International des Poids et Mesures) nær Paris og har forblitt standarden for kilogram frem til 2019.
En rekke offisielle kopier av IPK har blitt lagret forskjellige steder over hele verden. Ingen av disse er 100 % lik originalen, men avvikene ble nøye målt da de ble laget. Siden har kopiene blitt sammenlignet to ganger; i 1948 og i 1989. Sammenligningene viste at alle kopiene har utviklet seg litt forskjellig over tid og de har divergert med opptil noen titalls mikrogram. Siden IPK per definisjon veier ett kilogram er det umulig å finne ut nøyaktig hvor mye den har endret seg over tid.
Definisjon basert på Plancks konstant
Kibble-vekten NIST-4 som kan veie objekter etter den nye kilogram-definisjonen basert på Plancks konstant.
Siden man kvittet seg med meterstaven i 1960 har metrologer ønsket å også definere kilogrammet fra en fysisk konstant i stedet for fra et fysisk objekt.[3] Flere ulike tilnærminger har vært prøvd ut, men det har vært vanskelig å finne en konstant med tilstrekkelig lav måleusikkerhet.
I 2011 og 2014 vedtok Generalkonferansen for mål og vekt i prinsippet en omdefinering til en definisjon basert på Plancks konstant, men stilte som betingelse at måleusikkerheten til denne konstanten måtte reduseres. Målet ble nådd av NIST i 2016,[4] og 16. november 2018 vedtok generalkonferansen at definisjonen på kilogram skulle endres, slik at Plancks konstant dannet det nye utgangspunktet.[5] Konstantens verdi i SI-enheter ble da låst til verdien 6,62607015×10−34 kg⋅m2⋅s−1. Den nye definisjonen trådte i kraft 20. mai 2019.[6]
For å veie et objekt etter den nye definisjonen, benyttes en såkalt Kibble-vekt (tidligere kjent som watt-vekt). En Kibble-vekt veier objektet gjennom å måle den elektriske strømmen og spenningen som må til for å produsere en kompenserende motkraft.[7]
For å gjøre om vekt til masse trengs i tillegg en svært presis måling av den lokale tyngdeakselerasjonen. Utfordringen med Kibble-vekter er de ekstreme kravene til presisjon som gjør at det kun finnes et lite fåtall av dem på verdensbasis med tilstrekkelig lav måleusikkerhet. Kilogramnormaler vil derfor fortsette å spille en viktig praktisk rolle fremover.[8]
Anvendelse
Kilogram, i dagligtale ofte misvisende omtalt som «kilo», er en av de mest brukte enhetene for måling av masse.
.JPG)
