Bal oldalt két üvegbúra alatt platina-irídium henger áll — a kilogramm régi etalonja. Jobb oldalt egy Kibble-mérleg réztekercse fel-le mozog egy mágnes pólusai között. A vezetékeken áram jut hozzá, alatta pedig a lézersugár remeg, amely a sebességét méri. A jelenetben átsejlenek a kg betűk. A kijelző 1,000 000 00 kg-ot mutat. Felvételjelző lámpa villog.
Egységlap
SI-alapegységrev. 2026-10Kilogramm kg
SI-alapegység · mennyiség: tömeg
Százharminc évig a kilogramm egyetlen henger volt
Egy Párizs melletti trezorban, három üvegbúra alatt feküdt egy 39 mm magas és 39 mm átmérőjű platina-irídium henger. 1889-től a tömege definíció szerint a kilogramm volt. Néhány évtizedenként elővették, hogy összevessék különböző országok másolataival.
Kiderült, hogy a másolatok és az etalon eltávolodnak egymástól: száz év alatt a különbség mintegy 50 mikrogrammra nőtt — egy homokszem tömegére. Hogy a másolatok vagy maga az etalon változik, nem lehetett tudni, mert definíció szerint az etalon pontosan egy kilogrammot nyomott.
2019 óta a kilogrammot a Planck-állandó rögzíti: h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s. A kapcsolatot a tömeggel a Kibble-mérleg adja: rajta egy súly nehézségi erejét elektromágneses erő egyensúlyozza ki, az áramot és a feszültséget pedig olyan kvantumjelenségekkel mérik, amelyekben h szerepel. Ma a kilogramm bármely laboratóriumban előállítható.
A jele kisbetűs kg, mindkét betű kicsi. A nagy K a kelvin; a „Kg” és a „KG” hibás. A kilogramm az egyetlen SI-alapegység, amelynek nevében előtag van, ezért a többszörösöket a grammból képezik: mg, Mg, nem µkg vagy kkg. A tömeg jele kis m.
Tömeg és súly. Egy súly tömege kilogrammban a Földön és a Holdon ugyanannyi. A súly az az erő, amellyel az alátámasztást nyomja, és newtonban mérik. A Holdon ugyanaz a súly hatszor kevesebbet nyom. A háztartási mérlegek tömeget mutatnak, de a súlyból számolják, ezért városról városra kissé tévednek.
01 · Meghatározás
Kibble-mérleg · súly · tömegA Kibble-mérleg két lépésben dolgozik. Először egy súlyt tesznek a serpenyőre, és a mágneses térben lévő tekercsbe annyi áramot vezetnek, hogy ugyanakkora erővel húzzon felfelé. A súly nehézségi ereje, m·g, egyenlő a B·L·I elektromágneses erővel.
Ezután leveszik a súlyt, és a tekercset ugyanabban a térben állandó v sebességgel mozgatják. Benne U = B·L·v feszültség indukálódik. Az ismeretlen B·L szorzat kiesik, és marad m·g·v = U·I. A mechanikai teljesítmény egyenlő az elektromossal.
A feszültséget a Josephson-effektussal, az áramot a Hall-effektussal mérik. Mindkét etalon a Planck-állandón alapul. A nehézségi gyorsulást, g-t, gravimeter méri ugyanabban a teremben, a sebességet lézerinterferométer. Így a súly tömege h-ból, a másodpercből és a méterből adódik.
Hogyan mérünk le egy súlyt árammal
A bal serpenyőben súly van, jobbra réztekercs lóg egy mágnes fölött. Állítsa be a tömeget, és válasszon helyet: az egyenlítőn a nehézségi erő gyengébb, a sarkon erősebb. A „Mérés” gomb bekapcsolja az áramot: egy szabályozó addig állítja, amíg a mérlegkar vízszintes nem lesz. A „Mozgatás” leveszi a súlyt, és végighúzza a tekercset a téren, így feszültség indukálódik benne. A két lépésből a műszer kiszámítja a tömeget. Kék a mágnes és a tér, réz a tekercs, arany az áram és a teljesítmény, piros a kar dőlése. Alul három nézet van. Az „Egyensúly” a kar erőit mutatja egy lépés közben. Az „Etalon sodródása” azt mutatja, hogyan távolodtak el a régi henger másolatai. A „Tömeg és súly” ugyanannak a súlynak a nehézségi erejét adja newtonban különböző helyeken.
A nehézségi erő egy városon belül is eltér
A sarkon g ≈ 9,832 m/s², az egyenlítőn ≈ 9,780 m/s²: a Föld lapult és forog. Hegycsúcson g kisebb, sűrű kőzet fölött nagyobb. A Kibble-mérleg erőket hasonlít össze; pontos helyi g nélkül századszázalékokkal tévedne. Mellette mindig áll egy abszolút gravimeter, amely vákuumban sarokreflektort ejt le, és lézerrel méri a gyorsulását.
02 · Átszámítás
egységek · súly · energiaKilogrammtól grammig, fontig és newtonig
Adjon meg egy tömeget bármely egységben. Az első fül átszámítja kilogrammra, grammra, tonnára, fontra, unciára és karátra. A második megmutatja e tömeg súlyát a Földön, a Holdon és a Marson. A harmadik az energiáját adja az E = m·c² szerint, és a frekvenciáját h révén.
| {k} | {v} | {note} |
Az elektron tömege 9,1·10⁻³¹ kg, a Napé 2·10³⁰ kg. Közöttük hatvan nagyságrend van. A kilogramm majdnem középen áll — egy liter víz tömege, olyasmi, amit könnyű kézben tartani.
04 · Mérőeszközök
komparátor · súly · gömb · gravimeterA tömeget összehasonlítják, nem közvetlenül mérik
{title}
{text}
05 · Írásszabályok
kg kisbetűvel · előtagok a grammonAz előtagok a grammhoz járulnak, nem a kilogrammhoz
A kilogramm kisbetűvel írandó, kg, a szám után szóközzel. Többszörösöket és törtrészeket a grammból képeznek: mg, µg, Mg. A tonna, t = 1000 kg, az SI mellett használható. A súlyt newtonban írják.
A nagy K a kelvin. Két előtag egymás után nem létezik, ezért az „mkg” és a „kkg” hibás. A súly erő; egysége a newton, nem a kilogramm. Az „µkg” ugyanaz a hiba két előtaggal; helyesen mg. A „kiló” köznyelvi rövidítés; szövegben a szót kiírják.
06 · Szomszédos egységek
tömeg és erőSúly: 1 kg 9,81 N-t nyom.
Platina-irídium — 21 500.
0,2 g — drágakövek kis tömegei.
07 · Történeti rész
archívum · egy liter víztől a Planck-állandóigHogyan került le a kilogramm a polcról
{title}
{text}
Egy etalon, amelyet nem lehetett ellenőrizni
Amíg a kilogramm tárgy volt, tömege definíció szerint egy kilogramm volt. Ha a henger tisztításkor atomokat veszített, vagy port gyűjtött a levegőből, vele együtt „változott” a kilogramm az egész világon. Ezt csak a másolatokon lehetett észrevenni — és a másolatok is változtak.
Az 1946-os és az 1989-es összevetéseknél a nemzeti másolatok többsége néhány tíz mikrogrammal nehezebbnek bizonyult az etalonnál. Jobb oldalt látszik, hogyan távolodtak el a másolatok tömegei az etalonhoz képest: a görbék szétnyílnak, maga az etalon pedig mindig nullán áll.
Az új meghatározás feloldotta ezt a paradoxont. A henger ma közönséges súly; tömegét körülbelül 10 µg pontossággal ismerik, és változhat, a kilogramm viszont ugyanaz marad.
Mennyiségek katalógusa
Tömeg és súly · 12 egységlap
Mutató · minden mennyiség egy oldalonA labor a mutató bejáratánálEgy csepp sav megváltoztatja a lé színét, a só megfesti a lángot, a víz egy koppintásra megfagy. Alattuk a Simetrium összes lapja, szakterület és ábécé szerint.A mutató megnyitása →
