Solda, iki cam fanusun altında platin-iridyum bir silindir duruyor: kilogramın eski etalonu. Sağda bir Kibble terazisinin bakır bobini bir mıknatısın kutupları arasında inip çıkıyor. Tellerden ona akım geliyor, altında da hızını ölçen lazer ışını titriyor. Sahnenin içinden kg harfleri seçiliyor. Göstergede 1,000 000 00 kg yazıyor. Bir kayıt ışığı yanıp sönüyor.
Birim sayfası
SI temel birimirev. 2026-10Kilogram kg
SI temel birimi · nicelik: kütle
Yüz otuz yıl boyunca kilogram tek bir silindirdi
Paris yakınındaki bir kasada, üç cam fanusun altında, 39 mm yüksekliğinde ve 39 mm çapında platin-iridyum bir silindir dururdu. 1889’dan itibaren onun kütlesi tanım gereği kilogramdı. Birkaç on yılda bir çıkarılıp farklı ülkelerin kopyalarıyla karşılaştırılırdı.
Kopyaların ve etalonun birbirinden uzaklaştığı anlaşıldı: yüz yılda fark yaklaşık 50 mikrograma, bir kum tanesinin kütlesine ulaştı. Değişenin kopyalar mı yoksa etalonun kendisi mi olduğu bilinemezdi, çünkü tanım gereği etalon tam bir kilogram geliyordu.
2019’dan beri kilogram Planck sabiti h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s ile sabitlenmiştir. Kütleyle bağı Kibble terazisi kurar: burada bir ağırlığın yükü elektromanyetik bir kuvvetle dengelenir, akım ve gerilim de h’nin yer aldığı kuantum etkileriyle ölçülür. Artık kilogram herhangi bir laboratuvarda gerçekleştirilebilir.
Simge küçük harfli kg’dır, iki harf de küçük. Büyük K kelvindir; «Kg» ve «KG» yanlıştır. Kilogram, adında önek bulunan tek SI temel birimidir, bu yüzden katlar gramdan oluşturulur: mg, Mg; µkg ya da kkg değil. Kütle küçük m ile gösterilir.
Kütle ve ağırlık. Bir ağırlığın kilogram cinsinden kütlesi Dünya’da da Ay’da da aynıdır. Ağırlık, onun desteğe bastırdığı kuvvettir ve newton ile ölçülür. Ay’da aynı ağırlık altı kat daha hafiftir. Ev tartıları kütle gösterir ama onu ağırlıktan hesaplar, bu yüzden şehirden şehre biraz yanılır.
01 · Tanım
Kibble terazisi · ağırlık · kütleKibble terazisi iki adımda çalışır. Önce kefeye bir ağırlık konur ve manyetik alandaki bobine, aynı kuvvetle yukarı çekecek kadar akım verilir. Ağırlığın yükü m·g, B·L·I elektromanyetik kuvvetine eşittir.
Sonra ağırlık alınır ve bobin aynı alanda sabit v hızıyla hareket ettirilir. Bobinde U = B·L·v gerilimi indüklenir. Bilinmeyen B·L çarpımı sadeleşir ve geriye m·g·v = U·I kalır. Mekanik güç elektrik gücüne eşittir.
Gerilim Josephson etkisiyle, akım Hall etkisiyle ölçülür. İki etalon da Planck sabitine dayanır. Yerçekimi ivmesi g’yi aynı odadaki bir gravimetre, hızı bir lazer interferometresi ölçer. Böylece ağırlığın kütlesi h, saniye ve metreden elde edilir.
Bir ağırlık akımla nasıl tartılır
Sol kefede bir ağırlık var; sağda bir mıknatısın üstünde bakır bir bobin asılı. Kütleyi ayarlayın ve bir yer seçin: ekvatorda yerçekimi daha zayıf, kutupta daha güçlü. «Tart» düğmesi akımı açar: bir regülatör, terazi kolu yataylaşana kadar akımı ayarlar. «Hareket» ağırlığı alır ve bobini alanın içinden çekerek onda bir gerilim indükler. Cihaz iki adımdan kütleyi hesaplar. Mavi mıknatıs ve alan, bakır bobin, altın akım ve güç, kırmızı kolun eğimidir. Altta üç görünüm var. «Denge» bir adım sırasında koldaki kuvvetleri gösterir. «Etalonun kayması» eski silindirin kopyalarının nasıl ayrıştığını gösterir. «Kütle ve ağırlık» aynı ağırlığın farklı yerlerdeki yükünü newton cinsinden verir.
Yerçekimi bir şehrin içinde bile farklıdır
Kutupta g ≈ 9,832 m/s², ekvatorda ≈ 9,780 m/s²: Dünya basıktır ve döner. Bir dağın tepesinde g daha küçük, yoğun kayaların üstünde daha büyüktür. Kibble terazisi kuvvetleri karşılaştırır; kesin bir yerel g olmadan yüzde birin onda biri kadar yanılırdı. Yanında her zaman, vakumda bir köşe yansıtıcısını düşüren ve ivmesini lazerle ölçen mutlak bir gravimetre bulunur.
02 · Dönüşüm
birimler · ağırlık · enerjiKilogramdan grama, libreye ve newtona
Herhangi bir birimde bir kütle girin. İlk sekme onu kilogram, gram, ton, libre, ons ve kırata çevirir. İkincisi bu kütlenin Dünya’da, Ay’da ve Mars’taki ağırlığını gösterir. Üçüncüsü E = m·c² ile enerjisini ve h aracılığıyla frekansını verir.
| {k} | {v} | {note} |
Elektronun kütlesi 9,1·10⁻³¹ kg, Güneş’inki 2·10³⁰ kg. Aralarında altmış büyüklük mertebesi vardır. Kilogram neredeyse ortadadır: bir litre suyun kütlesi, elde rahatça tutulabilecek bir şey.
04 · Ölçüm aletleri
karşılaştırıcı · ağırlık · küre · gravimetreKütle karşılaştırılır, doğrudan ölçülmez
{title}
{text}
05 · Yazım kuralları
küçük harfle kg · önekler gramdaÖnekler kilograma değil grama eklenir
Kilogram küçük harfle yazılır, kg, sayıdan sonra boşlukla. Katlar ve askatlar gramdan oluşturulur: mg, µg, Mg. Ton, t = 1000 kg, SI ile birlikte kullanılabilir. Ağırlık newton ile yazılır.
Büyük K kelvindir. Arka arkaya iki önek yoktur, bu yüzden «mkg» ve «kkg» yanlıştır. Ağırlık bir kuvvettir; birimi kilogram değil newtondur. «µkg» iki önekli aynı hatadır; doğrusu mg’dır. «Kilo» gündelik bir kısaltmadır; metinde kelime tam yazılır.
06 · Komşu birimler
kütle ve kuvvetAğırlık: 1 kg’ın yükü 9,81 N’dur.
Platin-iridyum — 21 500.
0,2 g — değerli taşların küçük kütleleri.
07 · Tarihsel bölüm
arşiv · bir litre sudan Planck sabitineKilogram raftan nasıl indirildi
{title}
{text}
Doğrulanamayan bir etalon
Kilogram bir nesne olduğu sürece kütlesi tanım gereği bir kilogramdı. Silindir temizlenirken atom kaybetse ya da havadan toz toplasa, onunla birlikte bütün dünyada kilogram «değişirdi». Bu yalnızca kopyalardan fark edilebilirdi; kopyalar da değişiyordu.
1946 ve 1989 karşılaştırmalarında ulusal kopyaların çoğu etalondan birkaç on mikrogram daha ağır çıktı. Sağda kopyaların kütlelerinin etalona göre nasıl ayrıştığı görülüyor: eğriler açılıyor, etalonun kendisi ise hep sıfırda duruyor.
Yeni tanım bu paradoksu ortadan kaldırdı. Silindir artık sıradan bir ağırlık; kütlesi yaklaşık 10 µg kesinlikle biliniyor ve değişebilir, kilogram ise aynı kalıyor.
Büyüklük kataloğu
Kütle ve ağırlık · 12 birim sayfası
Dizin · tüm büyüklükler tek sayfadaDizinin girişindeki laboratuvarBir damla asit suyun rengini değiştirir, tuz alevi boyar, su bir vuruşla donar. Altlarında Simetrium’un tüm sayfaları, alanlara göre ve alfabetik olarak.Dizini aç →
