ทางซ้าย ใต้ครอบแก้วสองชั้น มีทรงกระบอกแพลทินัม-อิริเดียมตั้งอยู่ นี่คือต้นแบบกิโลกรัมแบบเก่า ทางขวา ขดลวดทองแดงของเครื่องชั่งคิบเบิลเลื่อนขึ้นลงระหว่างขั้วแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าไหลไปตามสายไฟ และข้างใต้มีลำแสงเลเซอร์ที่วัดความเร็วของขดลวดสั่นไหวอยู่ ตัวอักษร kg เลือนรางอยู่ในฉาก จอแสดง 1.000 000 00 kg ไฟบันทึกกะพริบ
แผ่นข้อมูลหน่วย
หน่วยฐาน SIปรับปรุง 2026-10กิโลกรัม kg
หน่วยฐาน SI · ปริมาณ: มวล
ร้อยสามสิบปีที่กิโลกรัมเป็นทรงกระบอกเพียงชิ้นเดียว
ในห้องนิรภัยใกล้กรุงปารีส ใต้ครอบแก้วสามชั้น มีทรงกระบอกแพลทินัมและอิริเดียมสูง 39 mm กว้าง 39 mm เก็บไว้ ตั้งแต่ปี 1889 มวลของมันคือกิโลกรัมตามนิยาม ทุก ๆ สองสามทศวรรษจะนำออกมาเทียบกับสำเนาของประเทศต่าง ๆ
ปรากฏว่าสำเนากับต้นแบบค่อย ๆ ห่างกัน ในร้อยปีผลต่างเพิ่มเป็นราว 50 ไมโครกรัม เท่ากับมวลของทรายหนึ่งเม็ด ไม่มีทางรู้ได้ว่าสิ่งที่เปลี่ยนคือสำเนาหรือตัวต้นแบบเอง เพราะตามนิยามต้นแบบหนักหนึ่งกิโลกรัมพอดี
ตั้งแต่ปี 2019 กิโลกรัมถูกกำหนดผ่านค่าคงตัวของพลังค์ h = 6.626 070 15·10⁻³⁴ J·s ความเชื่อมโยงกับมวลได้จากเครื่องชั่งคิบเบิล ซึ่งถ่วงน้ำหนักของตุ้มน้ำหนักด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า และวัดกระแสกับแรงดันด้วยปรากฏการณ์ควอนตัมที่มี h อยู่ด้วย ตอนนี้ห้องปฏิบัติการใดก็สร้างกิโลกรัมขึ้นได้
สัญลักษณ์คือ kg ตัวเล็ก ทั้งสองตัวเป็นตัวเล็ก K ตัวใหญ่คือเคลวิน “Kg” และ “KG” ผิด กิโลกรัมเป็นหน่วยฐาน SI หน่วยเดียวที่มีคำอุปสรรคอยู่ในชื่อ พหุคูณจึงสร้างจากกรัม: mg, Mg ไม่ใช่ µkg หรือ kkg มวลเขียนด้วย m ตัวเล็ก
มวลและน้ำหนัก มวลของตุ้มน้ำหนักเป็นกิโลกรัมเท่ากันทั้งบนโลกและบนดวงจันทร์ น้ำหนักคือแรงที่มันกดลงบนที่รองรับ วัดเป็นนิวตัน บนดวงจันทร์ตุ้มเดิมหนักน้อยลงหกเท่า ตาชั่งในบ้านแสดงมวล แต่คำนวณจากน้ำหนัก จึงคลาดเล็กน้อยไปตามเมือง
01 · นิยาม
เครื่องชั่งคิบเบิล · น้ำหนัก · มวลเครื่องชั่งคิบเบิลทำงานสองขั้น ขั้นแรกวางตุ้มน้ำหนักบนจาน แล้วป้อนกระแสให้ขดลวดในสนามแม่เหล็กจนดึงขึ้นด้วยแรงเท่ากัน น้ำหนักของตุ้ม m·g เท่ากับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า B·L·I
จากนั้นยกตุ้มออก แล้วเลื่อนขดลวดผ่านสนามเดิมด้วยความเร็วคงที่ v เกิดแรงดันเหนี่ยวนำ U = B·L·v ในขดลวด ผลคูณ B·L ที่ไม่ทราบค่าตัดกันไป เหลือ m·g·v = U·I กำลังกลเท่ากับกำลังไฟฟ้า
แรงดันวัดด้วยปรากฏการณ์โจเซฟสัน กระแสวัดด้วยปรากฏการณ์ฮอลล์ มาตรฐานทั้งสองอิงค่าคงตัวของพลังค์ ความเร่งโน้มถ่วง g วัดด้วยเครื่องวัดความโน้มถ่วงในห้องเดียวกัน ส่วนความเร็ววัดด้วยอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เลเซอร์ มวลของตุ้มจึงได้จาก h วินาที และเมตร
ชั่งตุ้มน้ำหนักด้วยกระแสไฟฟ้าอย่างไร
จานซ้ายมีตุ้มน้ำหนัก ทางขวามีขดลวดทองแดงห้อยอยู่เหนือแม่เหล็ก ตั้งค่ามวลแล้วเลือกสถานที่ ที่เส้นศูนย์สูตรความโน้มถ่วงอ่อนกว่า ที่ขั้วโลกแรงกว่า ปุ่ม «ชั่ง» เปิดกระแส ตัวควบคุมจะปรับจนคานอยู่ในแนวนอน «เคลื่อนที่» ยกตุ้มออกแล้วดึงขดลวดผ่านสนาม ทำให้เกิดแรงดันเหนี่ยวนำ เครื่องคำนวณมวลจากสองขั้น สีน้ำเงินคือแม่เหล็กและสนาม สีทองแดงคือขดลวด สีทองคือกระแสและกำลัง สีแดงคือการเอียงของคาน ด้านล่างมีสามมุมมอง «สมดุล» แสดงแรงบนคานระหว่างขั้น «การเลื่อนของต้นแบบ» แสดงว่าสำเนาของทรงกระบอกเก่าห่างออกไปอย่างไร «มวลและน้ำหนัก» บอกน้ำหนักของตุ้มเดียวกันเป็นนิวตันในที่ต่าง ๆ
ความโน้มถ่วงต่างกันแม้ในเมืองเดียว
ที่ขั้วโลก g ≈ 9.832 m/s² ที่เส้นศูนย์สูตร ≈ 9.780 m/s² เพราะโลกแป้นและหมุนรอบตัว บนยอดเขา g น้อยกว่า เหนือหินหนาแน่นมากกว่า เครื่องชั่งคิบเบิลเปรียบเทียบแรง ถ้าไม่รู้ g ท้องถิ่นอย่างแม่นยำจะคลาดไปหลายในร้อยส่วนของหนึ่งเปอร์เซ็นต์ ข้างเครื่องจึงมีเครื่องวัดความโน้มถ่วงสัมบูรณ์เสมอ ซึ่งปล่อยตัวสะท้อนมุมตกในสุญญากาศแล้ววัดความเร่งด้วยเลเซอร์
02 · การแปลงหน่วย
หน่วย · น้ำหนัก · พลังงานจากกิโลกรัมเป็นกรัม ปอนด์ และนิวตัน
ป้อนมวลในหน่วยใดก็ได้ แท็บแรกแปลงเป็นกิโลกรัม กรัม ตัน ปอนด์ ออนซ์ และกะรัต แท็บที่สองแสดงน้ำหนักของมวลนี้บนโลก ดวงจันทร์ และดาวอังคาร แท็บที่สามให้พลังงานจาก E = m·c² และความถี่ผ่าน h
| {k} | {v} | {note} |
มวลของอิเล็กตรอนคือ 9.1·10⁻³¹ kg ของดวงอาทิตย์คือ 2·10³⁰ kg ระหว่างกันห่างหกสิบอันดับขนาด กิโลกรัมอยู่เกือบกึ่งกลาง คือมวลของน้ำหนึ่งลิตร ถือในมือได้สบาย
04 · เครื่องมือวัด
เครื่องเปรียบเทียบ · ตุ้มน้ำหนัก · ทรงกลม · เครื่องวัดความโน้มถ่วงมวลใช้วิธีเปรียบเทียบ ไม่ได้วัดโดยตรง
{title}
{text}
05 · กฎการเขียน
kg ตัวเล็ก · คำอุปสรรคติดกับกรัมคำอุปสรรคติดกับกรัม ไม่ใช่กิโลกรัม
กิโลกรัมเขียนตัวเล็ก kg เว้นวรรคหลังตัวเลข พหุคูณและส่วนย่อยสร้างจากกรัม: mg, µg, Mg ตัน t = 1000 kg ใช้ร่วมกับ SI ได้ น้ำหนักเขียนเป็นนิวตัน
K ตัวใหญ่คือเคลวิน ไม่มีคำอุปสรรคสองตัวติดกัน “mkg” และ “kkg” จึงผิด น้ำหนักเป็นแรง หน่วยของมันคือนิวตัน ไม่ใช่กิโลกรัม “µkg” เป็นความผิดเดียวกันที่มีคำอุปสรรคสองตัว ที่ถูกคือ mg “กิโล” เป็นคำย่อภาษาพูด ในข้อความให้เขียนเต็ม
06 · หน่วยข้างเคียง
มวลและแรงน้ำหนัก: 1 kg หนัก 9.81 N
แพลทินัม-อิริเดียม — 21 500
0.2 g — มวลเล็ก ๆ ของอัญมณี
07 · ภาคประวัติ
คลังเอกสาร · จากน้ำหนึ่งลิตรถึงค่าคงตัวของพลังค์กิโลกรัมถูกยกลงจากชั้นได้อย่างไร
{title}
{text}
ต้นแบบที่ตรวจสอบไม่ได้
ตราบใดที่กิโลกรัมยังเป็นวัตถุ มวลของมันตามนิยามคือหนึ่งกิโลกรัม หากทรงกระบอกเสียอะตอมไปตอนทำความสะอาด หรือจับฝุ่นจากอากาศ กิโลกรัมทั้งโลกก็ “เปลี่ยน” ไปด้วย สังเกตได้จากสำเนาเท่านั้น และสำเนาก็เปลี่ยนเช่นกัน
ในการเทียบปี 1946 และ 1989 สำเนาของชาติส่วนใหญ่หนักกว่าต้นแบบหลายสิบไมโครกรัม ทางขวาแสดงว่ามวลของสำเนาห่างออกจากต้นแบบอย่างไร เส้นโค้งแผ่ออก ส่วนต้นแบบเองอยู่ที่ศูนย์เสมอ
นิยามใหม่ขจัดปฏิทรรศน์นี้ ทรงกระบอกตอนนี้เป็นเพียงตุ้มน้ำหนักธรรมดา มวลของมันรู้ได้ละเอียดราว 10 µg และเปลี่ยนได้ ส่วนกิโลกรัมยังคงเดิม
สารบัญปริมาณ
มวลและน้ำหนัก · แผ่นข้อมูลหน่วย 12 แผ่น
ดัชนี · ทุกปริมาณในหน้าเดียวห้องทดลองที่ทางเข้าดัชนีกรดหยดเดียวเปลี่ยนสีน้ำผลไม้ เกลือย้อมสีเปลวไฟ น้ำแข็งตัวเมื่อถูกเคาะ ข้างใต้คือทุกหน้าของ Simetrium เรียงตามสาขาและตามลำดับอักษรเปิดดัชนี →
