SI-põhiühikute tutvustus: kilogramm

Kilogramm

Massi mõõtühikuks SI-põhiühikute süsteemis on kilogramm. Selle sümbol on kg. Egiptuse püramiididel säilinud bareljeefide järgi võib järeldada, et vanad egiptlased oskasid kaaluda juba umbes 5000 aastat tagasi ja muistses Babüloonias sooritati kaalumisi vähemalt 4500 aasta eest.

Suure Prantsuse revolutsiooni käigus kehtestati kümnendsüsteem 1799. aastal, mis põhines kilogrammil ja meetril. Valmistati plaatinast kilogrammi ja meetri etalonid, mis jäid 90 aastaks ootama järgmisi etalone üleilmse mõõtühikute süsteemi ühtlustamiseks.

20. mail 1875. aastal kogunesid 17 riigi esindajad, kes sõlmisid diplomaatilise kokkuleppe, mida tuntakse Meetri Konventsiooni nime all ja otsustati võtta kasutusele ühtsed meetri ja kilogrammi mõõtühikud. Aastaks 1889 valmistati Pt-Ir sulamist 34 meetri ja 43 kilogrammi etaloni ning nendest valiti välja üks kummagi suuruse rahvusvaheliseks etaloniks. Etalonide säilitamiseks oli loodud Meetri Konventsiooni raames Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Büroo (Bureau international des poids et mesures, BIPM) asukohaga Pariisis Prantsusmaal. Koopiad rahvusvahelistest etalonidest jagati Meetri Konventsiooni liikmetele.

Vana-Egiptuse kaalude kujutised Giza püramiidil (vasakul)
ja Meroë püramiidil (paremal)

Kilogrammi definitsioon:
Kilogramm, tähis kg, on määratud Plancki konstandi h fikseerimisega väärtusel 6,62607015×10⁻³⁴väljendatuna ühiku J⋅s abil, mis on võrdne kg⋅m²⋅s⁻¹, kus meeter on määratletud c ja sekund Δν_Cs alusel.

Sõltumata sulami headest omadustest võivad ligi 130-aastase etaloni omadused muutuda keemiliste reaktsioonide tõttu õhus, tolmukübemete ladestumise ja etaloni puhastusega seoses ning materjali ümberkristalliseerumisega pika aja jooksul. Muutusi ei ole kerge mõõta ega mõõtetulemustest järeldada, sest ka koopiate massid võivad triivida. Aga võimalik on, et oma ajaloo jooksul on kilogrammi prototüübi mass muutunud 50 µg võrra koopiate grupi suhtes, sest on vähe tõenäoline, et viimane on ühes suunas muutunud.

Tehnoloogia areng ja mõõtühikute süsteemi põhiidee – tagada ühikute taastatavus ja siduda need füüsikaliste fundamentaalkonstantidega – on metrolooge painanud juba aastaid mõttega, kuidas oleks parem massi mõõtühiku, kilogrammi definitsiooni sõnastada. Uus definitsioon peaks võimaldama sujuvat üleminekut prototüübilt uuele esitusviisile ja selle tõestuseks on katsetulemused. Viimaste aastakümnete jooksul läbi viidud katsed ja vaidlused massi täppismõõtmisi läbi viinud teadlaste vahel on viinud uue definitsioonini, mis ei ole enam seotud prototüübiga, vaid Plancki konstandi h väärtusega.

Kas teadsid …

et Maa kaalub 6×10²⁴ kilogrammi.
et Džomolungma kaalub ligikaudu 162 triljonit kilogrammi.
et Eiffeli torn kaalub 10 100 000 kilogrammi.
et üks rünkpilv kaalub ligikaudu 500 000 kilogrammi.
et üks juuksekarv kaalub keskmiselt 0,3 milligrammi.
et üks elektron kaalub 9,1093837015×10⁻³¹kilogrammi.