Di sebelah kiri, di bawah dua kubah kaca, tegak sebuah silinder platinum-iridium — piawai kilogram yang lama. Di sebelah kanan, gegelung kuprum sebuah neraca Kibble bergerak naik turun di antara kutub magnet. Arus sampai kepadanya melalui wayar, dan di bawahnya bergetar alur laser yang mengukur lajunya. Huruf kg terbayang di sebalik adegan. Paparan menunjukkan 1.000 000 00 kg. Lampu rakaman berkelip.
Helaian unit
unit asas SIsemakan 2026-10Kilogram kg
Unit asas SI · kuantiti: jisim
Selama seratus tiga puluh tahun kilogram hanyalah sebatang silinder
Di dalam sebuah bilik kebal berhampiran Paris, di bawah tiga kubah kaca, tersimpan silinder platinum dan iridium setinggi 39 mm dan selebar 39 mm. Sejak 1889 jisimnya mengikut takrif ialah kilogram. Setiap beberapa dekad ia dikeluarkan untuk dibandingkan dengan salinan dari pelbagai negara.
Rupa-rupanya salinan dan piawai semakin berjauhan: dalam seratus tahun perbezaannya meningkat kepada kira-kira 50 mikrogram — jisim sebutir pasir. Tidak dapat diketahui sama ada salinan atau piawai itu sendiri yang berubah, kerana mengikut takrif piawai itu tepat satu kilogram.
Sejak 2019 kilogram ditetapkan melalui pemalar Planck h = 6.626 070 15·10⁻³⁴ J·s. Pautannya dengan jisim diberikan oleh neraca Kibble: padanya berat batu timbang diimbangi oleh daya elektromagnet, manakala arus dan voltan diukur dengan kesan kuantum yang melibatkan h. Kini kilogram boleh direalisasikan di mana-mana makmal.
Simbolnya kg dalam huruf kecil, kedua-dua huruf kecil. K besar ialah kelvin; «Kg» dan «KG» salah. Kilogram ialah satu-satunya unit asas SI yang namanya mengandungi awalan, maka gandaan dibentuk daripada gram: mg, Mg, bukan µkg atau kkg. Jisim ditulis dengan m kecil.
Jisim dan berat. Jisim batu timbang dalam kilogram sama di Bumi dan di Bulan. Berat ialah daya yang menekan penyokongnya dan diukur dalam newton. Di Bulan batu timbang yang sama enam kali lebih ringan. Penimbang rumah memaparkan jisim tetapi mengiranya daripada berat, maka sedikit tersasar dari bandar ke bandar.
01 · Definisi
neraca Kibble · berat · jisimNeraca Kibble bekerja dalam dua langkah. Mula-mula batu timbang diletakkan pada piring, dan gegelung dalam medan magnet dibekalkan arus supaya ia menarik ke atas dengan daya yang sama. Berat batu timbang m·g sama dengan daya elektromagnet B·L·I.
Kemudian batu timbang diangkat dan gegelung digerakkan melalui medan yang sama dengan laju malar v. Di dalamnya teraruh voltan U = B·L·v. Hasil darab B·L yang tidak diketahui terbatal, tinggal m·g·v = U·I. Kuasa mekanik sama dengan kuasa elektrik.
Voltan diukur dengan kesan Josephson, arus dengan kesan Hall. Kedua-dua piawai bersandar pada pemalar Planck. Pecutan graviti g diukur oleh gravimeter di bilik yang sama, laju oleh interferometer laser. Maka jisim batu timbang diperoleh daripada h, saat dan meter.
Cara menimbang batu timbang dengan arus
Pada piring kiri ada batu timbang; di sebelah kanan, gegelung kuprum tergantung di atas magnet. Tetapkan jisim dan pilih tempat: di khatulistiwa graviti lebih lemah, di kutub lebih kuat. Butang «Timbang» menghidupkan arus: pengawal atur melarasnya sehingga lengan neraca mendatar. «Gerak» mengangkat batu timbang dan menarik gegelung melalui medan, lalu voltan teraruh di dalamnya. Daripada dua langkah itu alat mengira jisim. Biru ialah magnet dan medan, warna kuprum ialah gegelung, emas ialah arus dan kuasa, merah ialah kecondongan lengan. Di bawah ada tiga paparan. «Keseimbangan» menunjukkan daya pada lengan sepanjang satu langkah. «Hanyutan piawai» menunjukkan bagaimana salinan silinder lama berjauhan. «Jisim dan berat» memberi berat batu timbang yang sama dalam newton di pelbagai tempat.
Graviti berbeza walaupun dalam satu bandar
Di kutub g ≈ 9.832 m/s², di khatulistiwa ≈ 9.780 m/s²: Bumi leper dan berputar. Di puncak gunung g lebih kecil, di atas batuan tumpat lebih besar. Neraca Kibble membandingkan daya; tanpa g setempat yang tepat ia akan tersasar beberapa perseratus peratus. Di sebelahnya sentiasa ada gravimeter mutlak, yang menjatuhkan pemantul sudut dalam vakum dan mengukur pecutannya dengan laser.
02 · Konversi
unit · berat · tenagaDaripada kilogram kepada gram, paun dan newton
Masukkan jisim dalam sebarang unit. Tab pertama menukarkannya kepada kilogram, gram, tan, paun, auns dan karat. Tab kedua menunjukkan berat jisim ini di Bumi, Bulan dan Marikh. Tab ketiga memberi tenaganya mengikut E = m·c² dan frekuensinya melalui h.
| {k} | {v} | {note} |
Jisim elektron ialah 9.1·10⁻³¹ kg, jisim Matahari 2·10³⁰ kg. Di antaranya ada enam puluh tertib magnitud. Kilogram hampir di tengah — jisim satu liter air, sesuatu yang mudah dipegang dengan tangan.
04 · Alat ukur
pembanding · batu timbang · sfera · gravimeterJisim dibandingkan, bukan diukur secara langsung
{title}
{text}
05 · Aturan penulisan
kg huruf kecil · awalan pada gramAwalan dipasang pada gram, bukan pada kilogram
Kilogram ditulis dengan huruf kecil, kg, dengan jarak selepas nombor. Gandaan dan pecahannya dibentuk daripada gram: mg, µg, Mg. Tan, t = 1000 kg, diterima untuk digunakan bersama SI. Berat ditulis dalam newton.
K besar ialah kelvin. Tiada dua awalan berturut-turut, maka «mkg» dan «kkg» salah. Berat ialah daya; unitnya newton, bukan kilogram. «µkg» ialah kesilapan yang sama dengan dua awalan; yang betul ialah mg. «Kilo» ialah singkatan harian; dalam teks perkataan itu ditulis penuh.
06 · Satuan tetangga
jisim dan dayaBerat: 1 kg beratnya 9.81 N.
Platinum-iridium — 21 500.
0.2 g — jisim kecil batu permata.
07 · Bagian sejarah
arkib · daripada satu liter air hingga pemalar PlanckBagaimana kilogram diturunkan dari rak
{title}
{text}
Piawai yang tidak dapat disemak
Selagi kilogram berupa objek, jisimnya mengikut takrif ialah satu kilogram. Jika silinder kehilangan atom semasa dibersihkan atau mengumpul habuk dari udara, kilogram di seluruh dunia turut «berubah». Hal itu hanya dapat dikesan melalui salinan — dan salinan juga berubah.
Dalam perbandingan tahun 1946 dan 1989, kebanyakan salinan kebangsaan didapati lebih berat daripada piawai sebanyak beberapa puluh mikrogram. Di sebelah kanan kelihatan bagaimana jisim salinan berjauhan daripada piawai: lengkung-lengkungnya merebak, manakala piawai itu sendiri sentiasa pada sifar.
Takrif baharu menghapuskan paradoks ini. Silinder kini hanya batu timbang biasa; jisimnya diketahui hingga kira-kira 10 µg dan boleh berubah, manakala kilogram kekal sama.
Katalog besaran
Jisim dan berat · 12 helaian unit
Indeks · semua kuantiti dalam satu halamanMakmal di pintu masuk indeksSetitis asid menukar warna jus, garam mewarnakan nyalaan, air membeku dengan satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, mengikut bidang dan mengikut abjad.Buka indeks →
