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Kilogramo

El kilogramo (también kilogramo [1] ) es la unidad base de masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI), teniendo el símbolo de unidad kg . Es una medida ampliamente utilizada en la ciencia, la ingeniería y el comercio en todo el mundo, y a menudo se le llama simplemente kilo coloquialmente. [2] Significa 'mil gramos '.

El kilogramo se define en términos de la constante de Planck , la segunda y el metro , las cuales se basan en constantes físicas fundamentales . Esto permite que un laboratorio de metrología debidamente equipado calibre un instrumento de medición de masa, como una balanza Kibble , como estándar principal para determinar una masa exacta en kilogramos. [3] [4]

El kilogramo fue definido 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 dentro de 30 partes por millón . En 1799, el Kilogramo de los Archivos de platino lo reemplazó como patrón de masa. En 1889, un cilindro de platino-iridio , el Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK), se convirtió en el estándar de unidad de masa para el sistema métrico y permaneció así durante 130 años, antes de que se adoptara el estándar actual en 2019 . [5]

Definición

El kilogramo se define en términos de tres constantes físicas fundamentales:

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

El kilogramo, símbolo kg, es la unidad de masa del SI. Se define tomando el valor numérico fijo de la constante de Planck h como6.626 070 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]

kilos =(299 792 458 ) 2/(6.626 070 15 × 10 −34 )(9 192 631 770 )h Δ ν Cs/c 2 =917 097 121 160 018/62 154 105 072 590 47510 42h Δ ν Cs/c 2≈ (1.475 521 399 735 270 × 10 40 )h Δ ν Cs/c 2.

Esta definición es generalmente consistente con definiciones anteriores: la masa se mantiene dentro de las 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.

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 kilogramo , [15] que a su vez era una moneda erudita, anteponiendo la raíz griega de χίλιοι khilioi "mil" a gramma , un término latino tardío para "un peso pequeño", a su vez del griego. γράμμα . [16] La palabra kilogramo fue incorporada al derecho francés en 1795, en el Decreto del 18 de Germinal , [17] que revisó el sistema provisional de unidades introducido por la Convención Nacional Francesa dos años antes, donde la gravet se había definido como peso ( poids ) de un centímetro cúbico de agua, equivalente a 1/1000 de una tumba . [18] En el decreto de 1795, el término gramo sustituyó a gravet y kilogramo a grave . [13]

La ortografía francesa fue adoptada en Gran Bretaña cuando la palabra se usó 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 grafías, siendo "kilogramo" el más común. [1] La ley del Reino Unido que regula las unidades que se utilizarán cuando se comercia por peso o medida no impide el uso de ninguna de las dos ortografías. [20]

En el siglo XIX, la palabra francesa kilo , una abreviatura de kilogramo , se importó al idioma inglés, donde se usó para significar tanto kilogramo [21] como kilómetro [ cita necesaria ] . [22] Si bien el kilo como alternativa es aceptable, para The Economist, por ejemplo, [23] el sistema Termium Plus del gobierno canadiense afirma que "el uso del SI (Sistema Internacional de Unidades), seguido en escritos científicos y técnicos" 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 otorgó 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 SI , que contiene todas las decisiones y recomendaciones relevantes de la CGPM relativas a las unidades. El folleto del SI establece que "No está permitido utilizar abreviaturas para símbolos o nombres de unidades ...". [28] [Nota 2]

Redefinición basada en constantes fundamentales.

El sistema SI tras la redefinición de 2019: el kilogramo ahora se fija 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 usaba para medir la constante de Planck en términos de IPK, ahora se puede usar para calibrar pesas estándar secundarias 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 ido cambiando; el IPK se había diferenciado de sus réplicas en aproximadamente 50 microgramos desde su fabricación a finales del siglo XIX. Esto llevó a varios esfuerzos competitivos 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. [5]

El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) aprobó una redefinición de las unidades básicas del SI en noviembre de 2018 que define el kilogramo al definir 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. [5] [7] [29]

Antes de la redefinición, el kilogramo y varias otras unidades del SI basadas en el kilogramo se definían mediante un artefacto metálico fabricado por el hombre: el Kilogram des Archives de 1799 a 1889, y el IPK de 1889 a 2019. [5]

En 1960, el metro , que anteriormente se había definido de manera similar con referencia a una sola barra de platino-iridio con dos marcas, fue redefinido 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 ) para que el estándar pueda reproducirse de forma independiente en diferentes laboratorios siguiendo una especificación escrita.

En la 94ª Reunión del CIPM en 2005, se recomendó hacer lo mismo con el kilogramo. [31]

En octubre de 2010, el CIPM votó a favor de 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 multiplicada por el tiempo, por lo tanto masa × longitud 2 / tiempo) junto con otras constantes físicas. [32] [33] Esta resolución fue aceptada por la 24ª conferencia de la CGPM [34] en octubre de 2011 y discutida más a fondo en la 25ª conferencia de 2014. [35] [36] Aunque el Comité reconoció que se habían logrado avances significativos, concluyeron 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, prevista para 2018. [35] En teoría, tal definición permitiría que cualquier aparato que fuera capaz de delinear el kilogramo en términos de la constante de Planck que se utilizará siempre que posea suficiente precisión, exactitud y estabilidad. La balanza Kibble es una forma de hacerlo. [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 basaron en equipos y procedimientos que permitirían la producción reproducible de nuevos prototipos de kilogramos de masa bajo demanda (aunque con un esfuerzo extraordinario) utilizando técnicas de medición y propiedades de materiales que en última instancia se basan en constantes físicas o son rastreables 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 mediante componentes especiales que permitían la trazabilidad a constantes físicas. Todos los métodos dependen de la conversión de una medida de peso en masa y, por lo tanto, requieren una medición precisa de la fuerza de la gravedad en los laboratorios ( gravimetría ). Todos los enfoques habrían fijado con precisión una o más constantes de la naturaleza en un valor definido. [ cita necesaria ]

múltiplos del SI

Debido a que una unidad SI puede no tener varios prefijos (consulte 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 SI

Ver también

Notas

  1. ^ La libra avoirdupois es parte tanto del sistema de unidades habitual de los Estados Unidos como del sistema de unidades imperial . Se define exactamente 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 apariciones en el Corpus Nacional Británico y el Corpus del Inglés Americano Contemporáneo , incluidos tanto el singular como el plural para la ortografía - gram y - gramme .

Referencias

  1. ^ ab "Kilogramo". Diccionarios de Oxford . Archivado desde el original el 31 de enero de 2013 . Consultado el 3 de noviembre de 2011 .
  2. ^ Definición de Kilo de Merriam-Mebster
  3. ^ "Lo último: aprobado el cambio histórico al kilogramo". Noticias AP . Associated Press. 16 de noviembre de 2018 . Consultado el 4 de marzo de 2020 .
  4. ^ "Mise en pratique para la definición del kilogramo en el SI". BIPM.org . 7 de julio de 2021 . Consultado el 18 de febrero de 2022 .
  5. ^ abcde 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 .
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  8. ^ Decisión CIPM/105-13 (octubre de 2016). El día es el 144 aniversario de la Convención del Metro .
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  10. ^ La densidad del agua es0,999 972  g/cm 3 en3,984°C . Véase Franks, Félix (2012). La Física y la Química Física del Agua. Saltador. ISBN 978-1-4684-8334-5.
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enlaces externos

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