Kilogramo

Unidad métrica de masa

El kilogramo (también escrito kilogramo ^[1] ) es la unidad base de masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI), teniendo como símbolo de unidad kg . ^[1] 'Kilogramo' significa 'mil gramos ' ^[2] y se abrevia coloquialmente como kilo . ^[3]

El kilogramo es una unidad base del SI , definida en términos de otras dos unidades base, el segundo y el metro y la constante de Planck , una constante definitoria del SI . ^{[4] : 131} Un laboratorio de metrología adecuadamente equipado puede calibrar un instrumento de medición de masa como una balanza Kibble como estándar primario para la masa del kilogramo. ^[5]

El kilogramo se definió originalmente en 1795 durante la Revolución Francesa como la masa de un litro de agua . La definición actual de kilogramo concuerda con esta definición original con una precisión de 30 partes por millón . En 1799, el Kilogramme des Archives de platino lo reemplazó como estándar de masa. En 1889, un cilindro de platino-iridio , el Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK), se convirtió en el estándar de la unidad de masa para el sistema métrico y permaneció así durante 130 años, antes de que se adoptara el estándar actual en 2019. [ ^6]

Definición

El kilogramo se define en términos de tres constantes definitorias: ^[4]

• una frecuencia de transición atómica específica Δ ν _Cs , que define la duración del segundo,
• la velocidad de la luz c , que combinada con el segundo, define la longitud del metro,
• y la constante de Planck h , que combinada con el metro y el segundo, define la masa del kilogramo.

La definición formal según la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) es:

El kilogramo, de símbolo kg, es la unidad de masa del SI. Se define tomando como valor numérico fijo la constante de Planck h6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ cuando se expresa en la unidad J⋅s, que es igual a kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , donde el metro y el segundo se definen en términos de c y Δ ν _Cs .

—  CGPM ^{[7] [8]}

Definido en términos de esas unidades, el kg se formula como: ^[9]

kilogramos =(299 792 458 ) ²/(6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770 )⁠ ⁠h Δ ν _Cs/c2^​⁠ = ⁠917 097 121 160 018/62 154 105 072 590 475⁠10 ⁴² ⁠h Δ ν _Cs/c2^​⁠ ≈ (1.475 521 399 735 270 × 10 ⁴⁰ ) ⁠h Δ ν _Cs/c2^​⁠ .

Esta definición es generalmente coherente con las definiciones anteriores: la masa permanece dentro de 30 ppm de la masa de un litro de agua. ^[10]

Cronología de definiciones anteriores

El prototipo internacional del kilogramo , cuya masa se definió en un kilogramo desde 1889 hasta 2019.

• 1793: La gravedad (precursora del kilogramo) se definió como la masa de 1 litro (dm ³ ) de agua, que se determinó en 18.841 granos . ^[11]
• ₁₇₉₅ : el gramo ( ^1/1000 de un kilogramo) se definió provisionalmente como la masa de un centímetro cúbico de agua en el punto de fusión del hielo. ^[12]
• 1799: Se fabrica el Kilogramo de Archivos como prototipo. Su masa es igual a la de 1 dm3 ^de agua a la temperatura de su máxima densidad, que es de aproximadamente 4  °C . ^[13]
• 1875–1889: Se firmó la Convención del Metro en 1875, lo que condujo a la producción del Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK) en 1879 y su adopción en 1889. ^[14]
• 2019: El kilogramo se definió en términos de la constante de Planck , la velocidad de la luz y la frecuencia de transición hiperfina de ¹³³ Cs según lo aprobado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) el 16 de noviembre de 2018. ^[6]

Nombre y terminología

El kilogramo es la única unidad básica del SI con un prefijo SI ( kilo ) como parte de su nombre. La palabra kilogramo o kilogramo se deriva del francés kilogramme , ^[15] que en sí era una acuñación culta, anteponiendo la raíz griega de χίλιοι khilioi "mil" a gramma , un término del latín tardío para "un peso pequeño", a su vez del griego γράμμα . ^[16] La palabra kilogramo fue incorporada a la ley francesa en 1795, en el Decreto de 18 Germinal , ^[17] que revisó el sistema provisional de unidades introducido por la Convención Nacional Francesa dos años antes, donde el gravet había sido definido como el peso ( poids ) de un centímetro cúbico de agua, igual a 1/1000 de un grave . ^[18] En el decreto de 1795, el término gramme reemplazó a gravet , y kilogramo reemplazó a grave . ^[13]

La ortografía francesa se adoptó en Gran Bretaña cuando la palabra se utilizó por primera vez en inglés en 1795, ^{[19] [15]} y la ortografía kilogramo se adoptó en los Estados Unidos. En el Reino Unido se utilizan ambas ortografías, siendo "kilogramo" la más común. ^[1] La ley del Reino Unido que regula las unidades que se deben utilizar cuando se comercia por peso o medida no impide el uso de ninguna de las dos. ^[20]

En el siglo XIX, la palabra francesa kilo , una abreviatura de kilogramo , fue importada al idioma inglés, donde se ha utilizado para significar tanto kilogramo ^[21] como kilómetro. ^[22] Si bien kilo como alternativa es aceptable, para The Economist , por ejemplo, ^{[23] el sistema} Termium Plus del gobierno canadiense establece que "el uso del SI (Sistema Internacional de Unidades), seguido en la escritura científica y técnica" no permite su uso y se describe como "un nombre informal común" en el Diccionario de Unidades de Medida de Russ Rowlett. ^{[24] [25]} Cuando el Congreso de los Estados Unidos le dio estatus legal al sistema métrico en 1866, permitió el uso de la palabra kilo como alternativa a la palabra kilogramo , ^[26] pero en 1990 revocó el estatus de la palabra kilo . ^[27]

El sistema SI se introdujo en 1960 y en 1970 el BIPM comenzó a publicar el Folleto del SI , que contiene todas las decisiones y recomendaciones pertinentes de la CGPM en relación con las unidades. El Folleto del SI establece que "no se permite el uso de abreviaturas para los símbolos o nombres de las unidades...". ^{[28] [Nota 2]}

Para su uso con conjuntos de caracteres del este asiático, el símbolo SI está codificado como un único carácter Unicode, U+338F ㎏ SQUARE KG en el bloque de compatibilidad CJK .

Redefinición basada en constantes fundamentales

El sistema SI después de la redefinición de 2019: el kilogramo ahora está fijado en términos del segundo , la velocidad de la luz y la constante de Planck ; además, el amperio ya no depende del kilogramo.

Una balanza Kibble , que originalmente se utilizaba para medir la constante de Planck en términos de IPK, ahora se puede utilizar para calibrar pesos estándar secundarios para uso práctico.

La sustitución del Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK) como patrón primario estuvo motivada por la evidencia acumulada durante un largo período de tiempo de que la masa del IPK y sus réplicas había estado cambiando; el IPK se había desviado de sus réplicas en aproximadamente 50 microgramos desde su fabricación a fines del siglo XIX. Esto condujo a varios esfuerzos en competencia para desarrollar una tecnología de medición lo suficientemente precisa como para justificar la sustitución del artefacto del kilogramo por una definición basada directamente en constantes físicas fundamentales. ^[6]

El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) aprobó una revisión en noviembre de 2018 que define el kilogramo definiendo la constante de Planck como exactamente6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴  kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , definiendo efectivamente el kilogramo en términos del segundo y el metro. La nueva definición entró en vigor el 20 de mayo de 2019. ^{[6] [7] [29]}

Antes de la redefinición, el kilogramo y varias otras unidades del SI basadas en el kilogramo estaban definidas por un artefacto de metal hecho por el hombre: el Kilogramme des Archives de 1799 a 1889, y el IPK de 1889 a 2019. ^[6]

En 1960, el metro , que anteriormente se había definido de manera similar con referencia a una única barra de platino-iridio con dos marcas, se redefinió en términos de una constante física invariante (la longitud de onda de una emisión particular de luz emitida por el criptón , ^[30] y más tarde la velocidad de la luz ) de modo que el estándar se pueda reproducir independientemente en diferentes laboratorios siguiendo una especificación escrita.

En la 94ª reunión del CIPM en 2005, se recomendó que se hiciera lo mismo con el kilogramo. ^[31]

En octubre de 2010, el CIPM votó para presentar una resolución para su consideración en la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), para "tomar nota de una intención" de que el kilogramo se defina en términos de la constante de Planck , h (que tiene dimensiones de energía por tiempo, por lo tanto masa × longitud ² / tiempo) junto con otras constantes físicas. ^{[32] [33]} Esta resolución fue aceptada por la 24.ª conferencia de la CGPM ^[34] en octubre de 2011 y se debatió más a fondo en la 25.ª conferencia en 2014. ^{[35] [36]} Aunque el Comité reconoció que se había logrado un progreso significativo, concluyó que los datos aún no parecían lo suficientemente sólidos para adoptar la definición revisada, y que el trabajo debería continuar para permitir la adopción en la 26.ª reunión, programada para 2018. ^[35] Una definición de este tipo permitiría teóricamente que se utilizara cualquier aparato capaz de delinear el kilogramo en términos de la constante de Planck, siempre que poseyera suficiente precisión, exactitud y estabilidad. Una forma de lograr esto es la balanza Kibble . ^[37]

Como parte de este proyecto, se consideraron y exploraron durante muchos años una variedad de tecnologías y enfoques muy diferentes . Algunos de estos enfoques se basaban en equipos y procedimientos que permitirían la producción reproducible de nuevos prototipos de masa de kilogramos a pedido (aunque con un esfuerzo extraordinario) utilizando técnicas de medición y propiedades de materiales que, en última instancia, se basan en constantes físicas o son trazables a ellas. Otros se basaban en dispositivos que medían la aceleración o el peso de masas de prueba de kilogramos ajustadas a mano y que expresaban sus magnitudes en términos eléctricos a través de componentes especiales que permiten la trazabilidad a constantes físicas. Todos los enfoques dependen de la conversión de una medición de peso en una masa y, por lo tanto, requieren una medición precisa de la fuerza de la gravedad en laboratorios ( gravimetría ). Todos los enfoques habrían fijado con precisión una o más constantes de la naturaleza en un valor definido. ^{[ cita requerida ]}

Múltiplos del SI

Debido a que una unidad del SI no puede tener múltiples prefijos (ver prefijo SI ), los prefijos se agregan al gramo , en lugar de a la unidad base kilogramo , que ya tiene un prefijo como parte de su nombre. ^[38] Por ejemplo, una millonésima parte de un kilogramo es 1  mg (un miligramo), no 1  μkg (un microkilogramo).

Cuestiones prácticas con los nombres de pesos del SI

• Se han cometido graves errores de medicación al confundir miligramos y microgramos cuando se ha abreviado microgramos. ^[39] La abreviatura "mcg" en lugar del símbolo SI "μg" es obligatoria para los médicos en los EE. UU. por parte de la Comisión Conjunta de Acreditación de Organizaciones de Atención Médica (JCAHO). ^[40] En el Reino Unido, el Instituto Nacional para la Excelencia en la Salud y la Atención y las Directrices Escocesas para Cuidados Paliativos establecen que "microgramos" y "nanogramos" deben escribirse con todas sus letras y nunca abreviarse como "mcg" o "μg". ^{[39] [41]}
• El hectogramo (100 g) (en italiano: ettogrammo o etto ) es una unidad muy utilizada en el comercio minorista de alimentos en Italia. ^{[42] [43] [44]}
• La antigua ortografía estándar y la abreviatura "deka-" y "dk" dieron lugar a abreviaturas como "dkm" (dekametro) y "dkg" (dekagramo). ^[45] En 2020, ^[actualizar]la abreviatura "dkg" (10 g) todavía se utiliza en algunas partes de Europa central en la venta minorista de algunos alimentos como el queso y la carne. ^{[46] [47] [48] [49] [50]}
• El nombre de unidad megagramo se utiliza raramente, e incluso entonces, normalmente sólo en campos técnicos en contextos donde se desea una coherencia especialmente rigurosa con el estándar SI. Para la mayoría de los propósitos, se utiliza en su lugar el nombre tonelada . La tonelada y su símbolo, "t", fueron adoptados por el CIPM en 1879. Es una unidad no perteneciente al SI aceptada por el BIPM para su uso con el SI. Según el BIPM, "Esta unidad a veces se denomina 'tonelada métrica' en algunos países de habla inglesa". ^[51]

Véase también

• Portal de física

• Inercia  : principio fundamental de la física clásica
• Balanza de croquetas  : instrumento electromecánico para medir el peso
• Kilogramo-fuerza  : Peso en la Tierra de una masa de un kilogramo.
• Masa versus peso  – Distinción entre masa y peso
• Sistema métrico  – Sistemas de medición basados ​​en metros
• Instituto Nacional de Estándares y Tecnología  – Laboratorio de estándares de medición en Estados Unidos (NIST)
• Newton  – Unidad de fuerza en física
• Gravedad estándar  – Aceleración gravitacional estándar en la Tierra
• Peso  – Fuerza sobre una masa debido a la gravedad.

Notas

1. La libra avoirdupois forma parte tanto del sistema de unidades consuetudinario de los Estados Unidos como del sistema de unidades imperial . Se define exactamente como 0,453 592 37  kilogramos .
2. El texto francés (que es el texto autorizado) dice " Il n'est pas autorisé d'utiliser des abréviations pour les symboles et noms d'unités ... "
3. Criterio: Un total combinado de al menos cinco ocurrencias en el Corpus Nacional Británico y el Corpus de Inglés Americano Contemporáneo , incluyendo tanto el singular como el plural para la ortografía - gram y - gramme .

Referencias

1. «Kilogramo». Diccionario Oxford . Archivado desde el original el 31 de enero de 2013. Consultado el 3 de noviembre de 2011 .
2. "Kilogramo". Diccionario en línea Collins . Consultado el 14 de octubre de 2024 .
3. Definición de Kilo según Merriam-Mebster
4. Oficina Internacional de Pesas y Medidas (20 de mayo de 2019), El Sistema Internacional de Unidades (SI) (PDF) (9.ª ed.), ISBN 978-92-822-2272-0, archivado del original el 18 de octubre de 2021
5. "Mise en pratique for the definition of the kilogramo in the SI" (Mise en práctica para la definición del kilogramo en el SI). BIPM.org . 7 de julio de 2021 . Consultado el 18 de febrero de 2022 .
6. Resnick, Brian (20 de mayo de 2019). "El nuevo kilogramo acaba de debutar. Es un logro enorme". vox.com . Consultado el 23 de mayo de 2019 .
7. Proyecto de Resolución A "Sobre la revisión del Sistema Internacional de Unidades (SI)" que se presentará a la CGPM en su 26ª reunión (2018) (PDF) , archivado (PDF) del original el 2 de abril de 2021
8. Decisión CIPM/105-13 (octubre de 2016). El día conmemora el 144º aniversario de la Convención del Metro .
9. Folleto SI: El Sistema Internacional de Unidades (SI). BIPM, 9.ª edición, 2019.
10. La densidad del agua es0,999 972  g/ cm3 ^a3,984 °C . Véase Franks, Felix (2012). Física y química física del agua. Springer. ISBN 978-1-4684-8334-5.
11. Guyton ; Lavoisier ; Monge ; Berthollet ; et al. (1792). Annales de chimie ou Recueil de mémoires concernant la chimie et les arts qui en dependiente. vol. 15-16. París: Chez Joseph de Boffe. pag. 277.
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16. Fowlers, HW; Fowler, FG (1964). Diccionario Oxford conciso . Oxford: The Clarendon Press.El griego γράμμα (por así decirlo γράφ-μα , dórico γράθμα ) significa "algo escrito, una letra", pero llegó a usarse como una unidad de peso, aparentemente igual a ⁠1/24⁠ de una onza ( ⁠1/288⁠ de una libra , que correspondería a unos 1,14 gramos en unidades modernas), en algún momento durante la Antigüedad tardía. El francés gramme fue adoptado del latín gramma , bastante oscuro, pero encontrado en el Carmen de ponderibus et mensuris (8.25) atribuido por Remmius Palaemon (fl. siglo I), donde es el peso de dos óbolos (Charlton T. Lewis, Charles Short, A Latin Dictionary sv "gramma", 1879). Henry George Liddell. Robert Scott. A Greek-English Lexicon (edición revisada y aumentada, Oxford, 1940) sv γράμμα, citando la obra del siglo X Geoponica y un papiro del siglo IV editado en L. Mitteis, Griechische Urkunden der Papyrussammlung zu Leipzig , vol. yo (1906), 62 ii 27.
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51. Unidades no pertenecientes al SI que se aceptan para su uso con el SI , Folleto del SI: Sección 4 (Tabla 8), BIPM

Enlaces externos

• El NIST mejora la precisión del método de «balance de vatios» para definir el kilogramo
• Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido (NPL): ¿Existe algún problema si se define el kilogramo en términos de un artefacto físico? (Preguntas frecuentes: masa y densidad)
• NPL: Saldo de Kibble NPL
• Metrología en Francia: balanza Watt Archivado el 19 de marzo de 2014 en Wayback Machine.
• Instituto Nacional de Medidas de Australia: Redefiniendo el kilogramo a través de la constante de Avogadro
• Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM): Página de inicio
• NZZ Folio: ¿Cuánto pesa realmente un kilogramo?
• NPL: ¿Cuáles son las diferencias entre masa, peso, fuerza y ​​carga?
• BBC: Cómo obtener la medida de un kilogramo
• NPR: Este kilogramo tiene un problema de pérdida de peso , una entrevista con el físico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología Richard Steiner
• Constantes de Avogadro y Planck molar para la redefinición del kilogramo
• Realización de la esperada definición del kilogramo
• Sample, Ian (9 de noviembre de 2018). "En la balanza: los científicos votan sobre el primer cambio al kilogramo en un siglo". The Guardian . Consultado el 9 de noviembre de 2018 .

Vídeos

• El canal de YouTube del BIPM
• "El papel de la constante de Planck en la física": presentación en la 26.ª reunión de la CGPM en Versalles (Francia), en noviembre de 2018, cuando se votó sobre la sustitución del IPK en YouTube