Quilograma

Lo quilograma (simbòl: kg) es l'unitat de basa de massa del Sistèma Internacional d'Unitats (SI). Lo quilograma se definís coma la massa del prototipe internacional del quilograma qu'es gaireben identica a la massa d'un litre d'aiga. Es l'unica unitat de basa de l'SI que pòrta un prefixe a son nom. Tanben es l'unica unitat de l'SI qu'encara se definís en relacion a un artefacte.

Pes de fonda d'un quilograma destinat a un usatge domestic.

Istòria

La creacion del quilograma

Jòc de peses. Imatge del Dictionnaire encyclopédique de l'épicerie et des industries annexes publicat en 1904.

La creacion del quilograma aguèt luòc dins l'encastre de la del sistèma metric al començament de la Revolucion Francesa]. Lo 30 de març de 1791, lo govèrnament ordenèt a l'Acadèmia de las Sciéncias de determinar precisament la magnitud de las unitats del sistèma novèl. Cinc comissions foguèron creadas mas lo trabalh d'aquela en carga de l'unitat de massa foguèt lèu perturbat per l'execucion de Lavoisier e l'empresonament de René Just Haüy.

Malgrat l'agitacion revolucionària, los trabalhs de la comission avancèron e reprenguèron l'idèa emesa en 1668 pel filosòf anglés John Wilkins d'utilizar una massa d'aiga coma escandalh. Dins l'encastre del sistèma metric, aquò aviá l'avantatge de definir l'unitat de massa a partir de l'unitat de longor. En efièch, un mètre cubic d'aiga pesava alara una tona e un decimètre d'aiga un quilograma. Lo grama es atal introdutz lo 7 d'abril de 1795 coma essent « lo pes absolut d'un volum d'aiga pura egal al cub de la centena partida del mètre, e a la temperatura del glaç fondent ».

Pasmens, coma lo comèrci a generalament besonh de pesar d'objèctes mai massises qu'un grama, lo quilograma venguèt lèu l'unitat usuala de massa. Lo primièr escandalh oficial de massa, fach de platin, foguèt donc un escandalh d'un quilograma. Depausat als Archius Nacionals lo 22 de junh de 1799, dintrèt oficialament en vigor lo 10 de decembre de 1799.

L'adopcion internacionala del quilograma

Imatge d'artista del Prototipe internacional del quilograma, qu'es fach d'un aliatge amb 90% de platin e de 10% d'iridi e en forma de cilindre de diamètre de 39,17 mm. Aquel prototipe se consèrva al Bureau International des Poids et Mesures, a Sèvres, prèp de París.

L'utilizacion del grama e del quilograma se generalizèt pauc a cha pauc gràcias a la difusion del sistèma metric. En 1875, la Convencion del Mètre formalizèt un pauc mai aquel usatge. L'unitat de massa i foguèt tornada definir coma lo « quilograma » per se conformar a l'usatge. Un escandalh novèl, de platin e d'iridi, foguèt fabricat en 1879. Quatre ans pus tard, foguèt demostrat que sa massa èra pas diferenciabla de la del quilograma de 1799. L'escandalh novèl venguèt alara la referéncia internacionala del quilograma.

Lo Burèu Internacional dels Peses e Mesuras forniguèt a sos membres de còpias d'aquel escandalh per servir d'estandards de massa nacionals. Per exemple, los Estats Units recebèron quatre prototips utilizats coma estandard principal, coma estandard de verificacion o per d'experiéncias necessitant una precision extrèma (balança de Watt). Pasmens, cap de las còpias possedissiá pas exactament una massa egala a la de l'escandalh internacional, çò qu'obliguèt a documentar sonhosament los descalatges entre los diferents escandalhs.

La definicion modèrna

Lo fach que lo quilograma siá religat a un escandalh material èra un problèma important per la sciéncia. En efièch, malgrat las precaucions presas, la massa dels escandalhs variava en seguida d'errors pauc dometjablas (presa de posca, traças de dets, etc.). Los scientifics decidiguèron donc lèu de trobar un escandalh fondat sus de constantas fisicas fondamentalas coma per las autras unitats del Sistèma internacional. Pasmens, aquò foguèt mai complicat e deguèt esperar fins a 2019.

Dempuèi lo 20 de mai de 2019, lo quilograma es definit en fixant la valor numerica de « la constanta de Planck, h, egala a 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J.s, unitat egala a kg m² s⁻¹ », lo mètre e la segonda essent ja estats definits en fixant « la frequéncia de la transicion iperfina de l'estat fondamental de l'atòm de cesi-133 non perturbat, ∆ν_Cs, coma egala a 9 192 631 770 Hz » per determinar la segonda de faiçon aisidament reproductibla e precisament mesurabla, e en fixant « la velocitat del lum dins lo void, c, coma egala a 299 792 458 m/s » per determinar egalament lo mètre en foncion de la segonda de faiçon aisidament reproductibla e precisament mesurabla. Aquela definicion novèla es estada oficialament aprovada pel BIPM lo 16 de novembre de 2018, pendent la 26^na conferéncia generala dels peses e mesuras.

Definicion

Lo quilograma es l'unica unitat de basa de l'SI qu'encara se definís en relacion a un artefacte material, e pas amb de constantas fisicas.

Originalament, un quilograma se definissiá coma la massa d'un litre d'aiga pura a la temperatura de 4 gras Celsius e a la pression atmosferica estandard. Aquela definicion èra pauc practica, perque la densitat de l'aiga depend de la pression, e que las unitats de pression incluson la massa coma unitat de basa, del biais que s'introdusiá una dependéncia circulara dins la definicion.

Per evitar aqueles problèmas, se tornèt definir lo quilograma en referéncia a un objècte qu'auriá la massa aproximativa exprimida dins la definicion originala. Dempuèi 1899, lo prototipe internacional del quilograma es una barra cilindrica d'un aliatge que se tròba al Burèu Internacional dels Peses e Mesuras. Tanben n'existisson de còpias oficialas, que se comparan amb lo prototipe cada 10 ans. Aquelas comparasons permetèron d'establir que l'error dins la reproductibilitat de la definicion actuala es aproximativament de 2 microgramas. De fach, sembla que lo prototipe original perdèt aperaquí 50 microgramas dins los darrièrs 100 ans, sens que se ne sàpia la causa.

Lo Comitat internacional dels peses e mesuras (CIPM) recomanda en 2005 que se desfinisca lo quilograma en tèrmes de constanta fondamentala de la natura. Dins sa session de 2011, la CGPM conven que lo quilograma deuriá èsser definit segon la constanta de Planck. Una conferéncia foguèt convocada pels 13 al 16 de novembre de 2018.

A partir del 20 de mai de 2019, serà «definís prenent la valor numerica fixada de la constanta de Planck, h, egala a 6,62607015× 10^-34 quand es exprimida en  J⋅s, unitat egala a  kg⋅m²⋅s^-1, lo mètre e la Segonda essent definits en foncion de c e ∆ν_Cs»

Multiples

S'utilizan divèrses prefixes per melhorar multiples o sosmultiples del quilograma.

Multiples del quilograma (kg)

Sosmultiples				Multiples
Valor	Simbòl	Nom		Valor	Simbòl	Nom
10–1 g	dg	decigrama		101 g	dag	decagrama
10–2 g	cg	centigrama		102 g	hg	ectograma
10–3 g	mg	milligrama		103 g	kg	quilograma
10–6 g	µg	micrograma		106 g	Mg	megagrama (tona t)
10–9 g	ng	nanograma		109 g	Gg	gigagrama
10–12 g	pg	picograma		1012 g	Tg	teragrama
10–15 g	fg	femtograma		1015 g	Pg	petagrama
10–18 g	ag	attograma		1018 g	Eg	exagrama
10–21 g	zg	zeptograma		1021 g	Zg	zettagrama
10–24 g	yg	ioctograma		1024 g	Yg	iottagrama
Los prefixas pus abituals son en negretas.

L'unitat equivalenta a 1000 kg nomenada megagrama s'utiliza gaire se li preferissèm utilizar la tona (t).

Annèxas

Ligams intèrnes

• Massa
• Pes
• Sistèma Internacional d'Unitats.

Ligams extèrnes

• (fr) Le Bureau International des Poids et Mesures
• (en) Conversion d'unitats de massa e pes
• (en) National Physical Labratory
• (en) Balança de Watt
• (en) projècte Avogadro

Bibliografia

• (fr) Tim Folger, « Vers une définition quantique du kilogramme », Pour la science, n° 473,‎ març de 2017, pp. 62-71.
• (en) Wolfgang Ketterle e Alan Jamison, « An atomic physics perspective on the kilogram’s new definition », Physics Today, vol. 73, n° 5,‎ mai de 2020, pp. 33-38.