Bên trái, dưới hai chiếc chuông thủy tinh, là một hình trụ bạch kim – iridi: mẫu chuẩn kilôgam cũ. Bên phải, cuộn dây đồng của một cân Kibble di chuyển lên xuống giữa hai cực nam châm. Dòng điện chạy đến nó theo dây dẫn, và bên dưới rung rinh chùm laser đo vận tốc của nó. Chữ kg ẩn hiện qua cảnh. Màn hình hiển thị 1,000 000 00 kg. Đèn ghi nhấp nháy.
Trang đơn vị
đơn vị cơ sở SIbản sửa 2026-10Kilôgam kg
Đơn vị cơ sở SI · đại lượng: khối lượng
Suốt một trăm ba mươi năm, kilôgam chỉ là một hình trụ
Trong một hầm két gần Paris, dưới ba chiếc chuông thủy tinh, đặt một hình trụ bạch kim và iridi cao 39 mm, rộng 39 mm. Từ năm 1889, khối lượng của nó theo định nghĩa chính là kilôgam. Cứ vài thập kỷ người ta lại lấy nó ra để so với các bản sao của nhiều nước.
Hóa ra các bản sao và mẫu chuẩn dần lệch nhau: trong một trăm năm chênh lệch tăng tới khoảng 50 microgam — khối lượng một hạt cát. Không thể biết bản sao thay đổi hay chính mẫu chuẩn, vì theo định nghĩa mẫu chuẩn nặng đúng một kilôgam.
Từ năm 2019, kilôgam được cố định qua hằng số Planck h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s. Mối liên hệ với khối lượng do cân Kibble cung cấp: trên cân, trọng lượng của quả cân được cân bằng bằng một lực điện từ, còn dòng điện và điện áp được đo bằng các hiệu ứng lượng tử có mặt h. Giờ đây kilôgam có thể được tái tạo ở bất kỳ phòng thí nghiệm nào.
Ký hiệu là kg chữ thường, cả hai chữ đều thường. K hoa là kelvin; «Kg» và «KG» là sai. Kilôgam là đơn vị cơ sở SI duy nhất có tiền tố trong tên, nên bội số được tạo từ gam: mg, Mg, chứ không phải µkg hay kkg. Khối lượng ký hiệu bằng m thường.
Khối lượng và trọng lượng. Khối lượng của quả cân tính bằng kilôgam là như nhau trên Trái Đất và trên Mặt Trăng. Trọng lượng là lực nó đè lên giá đỡ, đo bằng newton. Trên Mặt Trăng cùng quả cân nhẹ đi sáu lần. Cân gia dụng hiển thị khối lượng nhưng tính từ trọng lượng, nên sai lệch chút ít giữa các thành phố.
01 · Định nghĩa
cân Kibble · trọng lượng · khối lượngCân Kibble làm việc theo hai bước. Đầu tiên đặt quả cân lên đĩa, và cấp cho cuộn dây trong từ trường một dòng điện sao cho nó kéo lên với cùng một lực. Trọng lượng quả cân m·g bằng lực điện từ B·L·I.
Sau đó nhấc quả cân ra và cho cuộn dây chuyển động qua cùng từ trường với vận tốc không đổi v. Trong cuộn dây cảm ứng điện áp U = B·L·v. Tích chưa biết B·L triệt tiêu, còn lại m·g·v = U·I. Công suất cơ bằng công suất điện.
Điện áp được đo bằng hiệu ứng Josephson, dòng điện bằng hiệu ứng Hall. Cả hai chuẩn đều dựa trên hằng số Planck. Gia tốc trọng trường g do một trọng lực kế trong cùng phòng đo, vận tốc do giao thoa kế laser đo. Như vậy khối lượng quả cân suy ra từ h, giây và mét.
Cân quả cân bằng dòng điện thế nào
Trên đĩa trái có quả cân; bên phải một cuộn dây đồng treo trên nam châm. Đặt khối lượng và chọn nơi: ở xích đạo trọng lực yếu hơn, ở cực mạnh hơn. Nút «Cân» bật dòng điện: bộ điều chỉnh tinh chỉnh cho đến khi đòn cân nằm ngang. «Chuyển động» nhấc quả cân ra và kéo cuộn dây qua từ trường, làm cảm ứng một điện áp trong đó. Từ hai bước, thiết bị tính ra khối lượng. Màu xanh là nam châm và từ trường, màu đồng là cuộn dây, màu vàng là dòng điện và công suất, màu đỏ là độ nghiêng của đòn cân. Bên dưới có ba khung xem. «Cân bằng» cho thấy các lực trên đòn cân trong một bước. «Độ trôi của mẫu chuẩn» cho thấy các bản sao của hình trụ cũ đã lệch đi thế nào. «Khối lượng và trọng lượng» cho biết trọng lượng của cùng quả cân bằng newton ở các nơi khác nhau.
Trọng lực khác nhau ngay trong một thành phố
Ở cực g ≈ 9,832 m/s², ở xích đạo ≈ 9,780 m/s²: Trái Đất dẹt và tự quay. Trên đỉnh núi g nhỏ hơn, trên nền đá đặc lớn hơn. Cân Kibble so sánh các lực; không có g địa phương chính xác, nó sẽ sai vài phần trăm của một phần trăm. Bên cạnh luôn có một trọng lực kế tuyệt đối, thả rơi một gương phản xạ góc trong chân không và đo gia tốc bằng laser.
02 · Quy đổi
đơn vị · trọng lượng · năng lượngTừ kilôgam sang gam, pound và newton
Nhập khối lượng theo bất kỳ đơn vị nào. Thẻ thứ nhất quy đổi sang kilôgam, gam, tấn, pound, ounce và cara. Thẻ thứ hai cho trọng lượng của khối lượng này trên Trái Đất, Mặt Trăng và Sao Hỏa. Thẻ thứ ba cho năng lượng theo E = m·c² và tần số qua h.
| {k} | {v} | {note} |
Khối lượng electron là 9,1·10⁻³¹ kg, của Mặt Trời là 2·10³⁰ kg. Giữa chúng là sáu mươi bậc độ lớn. Kilôgam nằm gần chính giữa: khối lượng một lít nước, thứ cầm vừa tay.
04 · Dụng cụ đo
máy so sánh · quả cân · quả cầu · trọng lực kếKhối lượng được so sánh, không đo trực tiếp
{title}
{text}
05 · Quy tắc viết
kg chữ thường · tiền tố gắn với gamTiền tố gắn với gam, không gắn với kilôgam
Kilôgam viết chữ thường, kg, có khoảng trắng sau số. Bội số và ước số tạo từ gam: mg, µg, Mg. Tấn, t = 1000 kg, được dùng cùng SI. Trọng lượng ghi bằng newton.
K hoa là kelvin. Không có hai tiền tố đi liền nhau, nên «mkg» và «kkg» là sai. Trọng lượng là lực; đơn vị của nó là newton, không phải kilôgam. «µkg» là cùng lỗi với hai tiền tố; đúng là mg. «Ký» là cách nói tắt thường ngày; trong văn bản viết đầy đủ.
06 · Các đơn vị lân cận
khối lượng và lựcTrọng lượng: 1 kg nặng 9,81 N.
Bạch kim – iridi — 21 500.
0,2 g — khối lượng nhỏ của đá quý.
07 · Phần lịch sử
lưu trữ · từ một lít nước đến hằng số PlanckKilôgam được đưa xuống khỏi kệ thế nào
{title}
{text}
Mẫu chuẩn không thể kiểm chứng
Chừng nào kilôgam còn là một vật, khối lượng của nó theo định nghĩa là một kilôgam. Nếu hình trụ mất nguyên tử khi lau chùi hay bám bụi từ không khí, kilôgam trên toàn thế giới cũng «thay đổi» theo. Điều đó chỉ nhận ra được qua các bản sao — mà bản sao cũng thay đổi.
Trong các lần so sánh năm 1946 và 1989, phần lớn bản sao quốc gia nặng hơn mẫu chuẩn vài chục microgam. Bên phải là cách khối lượng các bản sao lệch dần so với mẫu chuẩn: các đường cong tách ra, còn bản thân mẫu chuẩn luôn ở số không.
Định nghĩa mới đã xóa bỏ nghịch lý này. Hình trụ giờ chỉ là một quả cân thường; khối lượng của nó được biết với độ chính xác khoảng 10 µg và có thể thay đổi, còn kilôgam thì giữ nguyên.
Danh mục đại lượng
Khối lượng và trọng lượng · 12 trang đơn vị
Chỉ mục · mọi đại lượng trên một trangPhòng thí nghiệm ở lối vào chỉ mụcMột giọt axit đổi màu nước ép, muối nhuộm màu ngọn lửa, nước đóng băng sau một cú gõ. Bên dưới là mọi trang của Simetrium, theo ngành và theo thứ tự chữ cái.Mở chỉ mục →
