Kilogramm
SI-Basiseinheit · Größe: Masse
01 · Definition
Bis 2019 war das Kilogramm ein Ding: ein Platin-Iridium-Zylinder unter drei Glasglocken in einem Keller bei Paris. Heute ist es die Planck-Konstante, umgerechnet über Meter und Sekunde.
Das Kilogramm ist durch Festlegung von h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ Joulesekunden definiert. Eine Joulesekunde ist kg·m²/s; kennt man Meter und Sekunde, ergibt sich die Masse aus der Planck-Konstante. Praktisch leistet das die Kibble-Waage: Eine elektromagnetische Kraft hält der Last das Gleichgewicht, und die Masse wird aus elektrischen Größen berechnet, die selbst durch Quanteneffekte reproduziert werden. Eine einzige Kuriosität blieb im Namen: Das Kilogramm ist eine Basiseinheit mit eingebautem Präfix, daher werden Vielfache vom Gramm gebildet, nicht vom Kilogramm.
Die Kibble-Waage setzt die mechanische Leistung m·g·v der elektrischen U·I gleich; U und I stammen aus Josephson- und Hall-Effekt — also aus der Planck-Konstante. Masse wird ohne ein einziges Gewichtsstück gemessen.
02 · Umrechnung
Geben Sie eine Masse ein — der Pass rechnet um
Im SI hängt man Präfixe ans Gramm: Milligramm, Mikrogramm, Megagramm. Das Megagramm heißt im Alltag Tonne — sie steht außerhalb des SI, ist aber zugelassen. Die russischen Maße vor 1918 waren ans englische Pfund gebunden, daher rechnen sich Pud und Solotnik exakt um.
Das Kilopond (kp) ist keine Masse, sondern das Gewicht eines Kilogramms: genau 9,806 65 N. Im SI gibt es diese Einheit nicht, doch in alten Zeichnungen steht sie auf jeder Seite.
| Einheit | Name | Wert | Wo sie vorkommt |
|---|---|---|---|
| µg | Mikrogramm | 1·10⁹ | Pharmakologie, Spurenverunreinigungen |
| mg | Milligramm | 1 000 000 | Tabletten, Schmuckpunzen, Analytik |
| g | Gramm | 1000 | Küche, Post, Labor |
| kg | Kilogramm | 1 | die Grundschreibweise der Masse im SI |
| t | Tonne = Mg | 0,001 | Fracht, Maschinen, Industrie |
| kt | Kilotonne = Gg | 1·10⁻⁶ | Flotte, Rohstoffe, Produktionsstatistik |
Präfixe hängt man ans Gramm: 1 t = 1 Mg, 1 kt = 1 Gg — ein »Kilokilogramm« gibt es im SI nicht
03 · Größenordnungen
vom Elektron bis zum SternKilogramm: ein Liter Wasser, ein Ries Papier
04 · Messgeräte
Womit man Kilogramm misst
Die primäre Realisierung: mechanische Leistung wird der elektrischen gleichgesetzt. Das Kilogramm folgt aus der Planck-Konstante, Genauigkeit 10⁻⁸.
Vergleicht das Normal mit einem Arbeitsgewicht im Vakuum: Auflösung 0,1 µg am Kilogramm. So wird die Masse entlang der Kalibrierkette weitergegeben.
Die XRCD-Methode: Die Atome einer perfekten Kugel werden über das Kristallgitter gezählt. Ein unabhängiger Weg zum Kilogramm — über die Avogadro-Zahl.
Elektromagnetische Kompensation statt Gewichten: Sie zeigt Masse an, misst aber Kraft — deshalb wird sie auf das lokale g kalibriert.
05 · Schreibregeln
Präfixe hängt man ans Gramm, nicht ans Kilogramm
Das Kilogramm ist die einzige Basiseinheit mit Präfix im Namen, daher ist ein »Kilokilogramm« unmöglich: Tausend Kilogramm sind ein Megagramm, auch Tonne genannt. Das Symbol ist klein: kg; »Kg« und »kgs« sind kein SI. Das Symbol bleibt im Plural unverändert: 5 kg, niemals »5 kgs«.
06 · Benachbarte Einheiten
Aus dem Kilogramm wächst die ganze Mechanik: mal Beschleunigung ergibt das Newton, mal Geschwindigkeit im Quadrat — das Joule. Dreizehn abgeleitete SI-Einheiten enthalten das Kilogramm; Tonne und Gramm sind seine nächsten Alltagsverwandten.
Träger der Präfixe
SI-Basis
kg·m/s²
Masse misst Trägheit und gespeicherte Energie zugleich: In einem Kilogramm Materie stecken 9·10¹⁶ Joule.
07 · Historische Abteilung
Womit man vor dem Kilogramm wog
Vierzig russische Pfund. Das Maß für Getreide, Roheisen und Abgaben; in Zeichnungen und Frachtbriefen hielt es sich bis in die 1920er.
1/96 des russischen Pfunds. Ein Apotheker- und Juweliersmaß: »Klein ist der Solotnik, doch teuer« — dieses Sprichwort meint ihn.
Genau 200 Milligramm seit 1907. Davor hatte jeder Markt sein eigenes Karat — von 188 bis 213 mg.
Ein Zylinder aus Platin-Iridium, 39 mm im Durchmesser, unter drei Glasglocken. Hundertdreißig Jahre lang war er das Kilogramm.
Die letzte Einheit, die ein Ding war — und das Ding begann abzunehmen
In den 1990ern wurde klar: Der internationale Prototyp und seine offiziellen Kopien driften um etwa 50 Mikrogramm pro Jahrhundert auseinander. Wer von ihnen »der echte« war, ließ sich nicht feststellen — das Kilogramm war per Definition gleich dem Prototyp, also nahm nicht er ab, sondern der Rest der Welt zu. Das wurde zum Hauptargument der Reform von 2019: Masse, Energie und Frequenz sind nun über die Planck-Konstante verknüpft, und der Zylinder aus Sèvres bleibt nur noch für die Geschichte der Metrologie ein Normal.
Katalog · Internationales Einheitensystem
Ein Pass für jede Größe
Sieben Basiseinheiten, zweiundzwanzig abgeleitete mit eigenen Namen und ein Archiv außer Gebrauch geratener Systeme. Jede ist ein eigenes Blatt: Definition, Dimension, Umrechnung, Messgeräte, Schreibregeln. In 33 Sprachen.
Basiseinheiten
öffnen Sie den Pass des KilogrammsAbgeleitete Einheiten mit eigenem Namen
in Terrakotta — jene, deren Definition das Kilogramm enthältHistorische Systeme
Archiv der NotationenSprache des Passes
33 Sprachen. Das Symbol kg und die Formeln werden nicht übersetzt — sie sind in jeder Sprachfassung identisch; übersetzt werden Beschreibung, Beispiele und Schreibregeln für die jeweilige Schrift.