Kilogramo

El kilogramo (también escrito kilogramme ^{[ 1 ]} ) es la unidad básica de masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI), equivalente a mil gramos. Su símbolo es kg . ^{[ 1 ]} La palabra «kilogramo» se forma a partir de la combinación del prefijo métrico kilo- (que significa mil) y gramo ; ^{[ 2 ]} comúnmente se abrevia como « kilo « (plural «kilos»). ^{[ 3 ]}

El kilogramo es una unidad base del SI , definida en última instancia en términos de tres constantes definitorias del SI, a saber, una frecuencia de transición específica del átomo de cesio-133 , la velocidad de la luz y la constante de Planck . ^{[ 4 ] : 131} Un laboratorio de metrología debidamente equipado puede calibrar un instrumento de medición de masa como una balanza de Kibble como patrón primario para la masa del kilogramo. ^{[ 5 ]}

El kilogramo se definió originalmente en 1795 durante la Revolución Francesa como la masa de un litro de agua (inicialmente a 0 °C , posteriormente se cambió a la temperatura de su máxima densidad , aproximadamente 4 °C). La definición actual de kilogramo coincide con esta definición original con una precisión de 30 partes por millón (0,003 %). En 1799, el Kilogramo des Archives de platino lo reemplazó como patrón de masa. En 1889, un cilindro compuesto de platino-iridio , el Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK), se convirtió en el patrón de la unidad de masa para el sistema métrico y lo siguió siendo durante 130 años, antes de que se adoptara la definición actual en 2019. ^{[ 6 ]}  

El kilogramo se define en términos de tres constantes definitorias: ^{[ 4 ]}

• una frecuencia de transición atómica específica Δ ν _Cs , que define la duración del segundo ,
• la velocidad de la luz en el vacío c , que cuando se combina con la segunda, define la longitud del metro ,
• y la constante de Planck h , que, combinada con el metro y el segundo, define la masa del kilogramo.

La definición formal según la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) es:

El kilogramo, símbolo kg, es la unidad de masa del SI. Se define tomando el valor numérico fijo de la constante de Planck h como6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴ cuando se expresa en la unidad J⋅s, que es igual a kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , donde el metro y el segundo se definen en términos de c y Δ ν _Cs .

Definido en términos de esas unidades, el kg se formula como: ^{[ 4 ]}

Esta definición es generalmente consistente con definiciones anteriores: el kilogramo permanece dentro de 30 partes por millón (0,003 %) de la masa de un litro de agua a la temperatura de su máxima densidad (aproximadamente 4 °C ), siendo la densidad del agua a esa temperatura muy cercana a 1 kg/L. ^{[ 9 ]}  

Cronología de definiciones anteriores

• 1793: El gramo (precursor del kilogramo) se definió como la masa de 1 litro (dm³ ⁾ de agua , que se determinó que era de 18841 granos . ^{[ 10 ]}
• 1795: el gramo ( + 1/1000 de kilogramo) se definió provisionalmente como la masa de un centímetro cúbico de agua en el punto de fusión del hielo (0 °C ) . ^{[ 11 ]} 
• 1799: El Kilogramme des Archives fue fabricado como prototipo. Tenía una masa igual a la masa de 1 ^dm³  de agua a la temperatura de su máxima densidad (aproximadamente 4 °C). ^{[ 12 ]} 
• 1875–1889: La Convención del Metro se firmó en 1875, lo que llevó a la producción del Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK) en 1879 y su adopción en 1889. ^{[ 13 ]}
• 2019: El kilogramo se definió en términos de la constante de Planck , la velocidad de la luz y la frecuencia de transición hiperfina del ¹³³ Cs, según lo aprobado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) el 16 de noviembre de 2018. ^{[ 6 ]}

El kilogramo es la única unidad base del SI con un prefijo SI ( kilo ) como parte de su nombre. La palabra kilogramme o kilogramo deriva del francés kilogramme , ^{[ 14 ]} que a su vez fue una creación erudita, anteponiendo la raíz griega de χίλιοι khilioi "mil" a gramma , un término del latín tardío para "un pequeño peso", que a su vez proviene del griego γράμμα . ^{[ 15 ]} La palabra kilogramme se incorporó a la legislación francesa en 1795, en el Decreto de 18 Germinal , ^{[ 16 ]} que revisó el sistema provisional de unidades introducido por la Convención Nacional Francesa dos años antes, donde el gravet se había definido como el peso ( poids ) de un centímetro cúbico de agua, igual a 1/1000 de un grave . ^{[ 17 ]} En el decreto de 1795, el término gramme reemplazó a gravet , y kilogramme reemplazó a grave . ^{[ 12 ]}

La ortografía francesa se adoptó en Gran Bretaña cuando la palabra se usó por primera vez en inglés en 1795, ^{[ 18 ] [ 14 ]} mientras que la ortografía kilogram se adoptó en los Estados Unidos. En el Reino Unido se usan ambas ortografías, siendo «kilogram» la más común. ^{[ 1 ]} La ley británica que regula las unidades que se deben usar al comerciar por peso o medida no impide el uso de ninguna de las dos ortografías. ^{[ 19 ]}

En el siglo XIX, la palabra francesa kilo , una abreviatura de kilogramme , se importó al idioma inglés, donde se ha utilizado para significar tanto kilogramo ^{[ 20 ]} como kilómetro. ^{[ 21 ]} Si bien kilo como alternativa es aceptable, para The Economist , por ejemplo, ^{[ 22 ]} el sistema Termium Plus del gobierno canadiense establece que "el uso del SI (Sistema Internacional de Unidades), seguido en la escritura científica y técnica" no permite su uso y se describe como "un nombre informal común" en el Diccionario de Unidades de Medida de Russ Rowlett. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Cuando el Congreso de los Estados Unidos otorgó estatus legal al sistema métrico en 1866, permitió el uso de la palabra kilo como alternativa a la palabra kilogramo , ^{[ 25 ]} pero en 1990 revocó el estatus de la palabra kilo . ^{[ 26 ]}

El sistema SI se introdujo en 1960 y en 1970 el BIPM comenzó a publicar el Folleto SI , que contiene todas las decisiones y recomendaciones relevantes de la CGPM sobre unidades. El Folleto SI establece que "No está permitido usar abreviaturas para los símbolos o nombres de las unidades...". ^{[ 27 ] [ Nota 2 ]}

Para su uso con conjuntos de caracteres de Asia oriental, el símbolo SI se codifica como un único carácter Unicode, U+338F ㎏ SQUARE KG en el bloque de compatibilidad CJK .

La sustitución del Prototipo Internacional del Kilogramo (PIK) como patrón primario se debió a la evidencia acumulada durante un largo período de tiempo que demostraba que la masa del PIK y sus réplicas había estado cambiando; el PIK se había desviado de sus réplicas en aproximadamente 50  microgramos desde su fabricación a finales del siglo XIX. Esto dio lugar a varios esfuerzos contrapuestos para desarrollar una tecnología de medición lo suficientemente precisa como para justificar la sustitución del artefacto del kilogramo por una definición basada directamente en constantes físicas fundamentales. ^{[ 6 ]}

El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) aprobó en noviembre de 2018 una revisión que define el kilogramo definiendo la constante de Planck como exactamente6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴  kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , definiendo efectivamente el kilogramo en términos del segundo y el metro. La nueva definición entró en vigor el 20 de mayo de 2019. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 28 ]}

Antes de la redefinición, el kilogramo y varias otras unidades del SI basadas en el kilogramo se definían mediante un artefacto metálico hecho por el hombre: el Kilogramme des Archives de 1799 a 1889, y el IPK de 1889 a 2019. ^{[ 6 ]}

En 1960, el metro , que anteriormente se había definido de manera similar con referencia a una sola barra de platino-iridio con dos marcas en ella, se redefinió en términos de una constante física invariante (la longitud de onda de una emisión particular de luz emitida por el kriptón , ^{[ 29 ]} y más tarde la velocidad de la luz ) de modo que el estándar pueda reproducirse independientemente en diferentes laboratorios siguiendo una especificación escrita.

En la 94ª Reunión del CIPM en 2005, se recomendó que se hiciera lo mismo con el kilogramo. ^{[ 30 ]}

En octubre de 2010, el CIPM votó a favor de presentar una resolución para su consideración en la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), para "tomar nota de la intención" de que el kilogramo se defina en términos de la constante de Planck , h (que tiene dimensiones de energía por tiempo, por lo tanto masa × longitud ² / tiempo) junto con otras constantes físicas. ^{[ 31 ] [ 32 ]} Esta resolución fue aceptada por la 24.ª conferencia de la CGPM ^{[ 33 ]} en octubre de 2011 y se debatió nuevamente en la 25.ª conferencia en 2014. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Si bien el Comité reconoció que se habían logrado avances significativos, concluyó que los datos aún no parecían suficientemente sólidos para adoptar la definición revisada, y que se debía continuar trabajando para permitir su adopción en la 26.ª reunión, programada para 2018. ^{[ 34 ]} Dicha definición permitiría teóricamente el uso de cualquier aparato capaz de delimitar el kilogramo en términos de la constante de Planck, siempre que poseyera suficiente precisión, exactitud y estabilidad. La balanza de Kibble es una forma de lograrlo. ^{[ 36 ]}

Como parte de este proyecto, se consideraron y exploraron diversas tecnologías y enfoques a lo largo de muchos años. Algunos de estos enfoques se basaban en equipos y procedimientos que permitirían la producción reproducible de nuevos prototipos de masa de kilogramos bajo demanda (aunque con un esfuerzo extraordinario), utilizando técnicas de medición y propiedades de los materiales que, en última instancia, se basan en constantes físicas o son trazables a ellas. Otros se basaban en dispositivos que medían la aceleración o el peso de masas de prueba de kilogramos ajustadas manualmente y que expresaban sus magnitudes en términos eléctricos mediante componentes especiales que permiten la trazabilidad a constantes físicas. Todos los enfoques dependen de la conversión de una medición de peso a una masa y, por lo tanto, requieren una medición precisa de la fuerza de la gravedad en laboratorios ( gravimetría ). Todos los enfoques habrían fijado con precisión una o más constantes de la naturaleza a un valor definido.

Dado que una unidad del SI no puede tener varios prefijos (véase Prefijo del SI ), los prefijos se añaden al gramo , en lugar de a la unidad base kilogramo , que ya tiene un prefijo como parte de su nombre. ^{[ 37 ]} Por ejemplo, una millonésima parte de un kilogramo es 1  mg (un miligramo), no 1  μkg (un microkilogramo).

• Se han producido errores graves de medicación por confundir miligramos y microgramos cuando se ha abreviado microgramo. ^{[ 38 ]} La abreviatura "mcg" en lugar del símbolo del SI "μg" es obligatoria para los profesionales médicos en los EE. UU. según la Comisión Conjunta de Acreditación de Organizaciones de Atención Médica (JCAHO). ^{[ 39 ]} En el Reino Unido, el Instituto Nacional para la Excelencia en la Salud y la Atención y las Directrices Escocesas de Cuidados Paliativos establecen que tanto "microgramos" como "nanogramos" deben escribirse completos y nunca abreviarse como "mcg", "μg" o "ng" respectivamente. ^{[ 38 ] [ 40 ]}
• El hectogramo (100  g) (en italiano: ettogrammo o etto ) es una unidad muy utilizada en el comercio minorista de alimentos en Italia. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}
• La ortografía y abreviatura estándar anterior "deka-" y "dk" produjo abreviaturas como "dkm" (decámetro) y "dkg" (decágrama). ^{[ 44 ]} A partir de 2020,La abreviatura "dkg" (10  g) todavía se usa en algunas partes de Europa central en el comercio minorista para algunos alimentos como el queso y la carne. ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}
• El término megagramo se usa raramente, e incluso entonces, generalmente solo en campos técnicos y en contextos donde se desea una coherencia especialmente rigurosa con el estándar SI. Para la mayoría de los propósitos, se usa en su lugar la tonelada . La tonelada y su símbolo, "t", fueron adoptados por el CIPM en 1879, pero ya no es una unidad aceptada para su uso con el SI. ^{[ 50 ]}

• Inercia : principio fundamental de la física clásica. 
• Balanza de Kibble : instrumento electromecánico para medir el peso. 
• Kilogramo-fuerza : Peso en la Tierra de una masa de un kilogramo. 
• Masa versus peso : diferencia entre masa y peso. 
• Sistema métrico – Sistemas de medición basados ​​en el sistema decimal 
• Instituto Nacional de Estándares y Tecnología – Laboratorio de estándares de medición en los Estados Unidos (NIST) 
• Newton – Unidad de fuerza en física 
• Cantidad específica : cociente de una cantidad por masa. 
• Gravedad estándar : aceleración gravitatoria estándar en la Tierra. 
• Peso : Fuerza que actúa sobre una masa debido a la gravedad. 

• El NIST mejora la precisión del método de "balance de vatios" para definir el kilogramo.
• Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido (NPL): ¿Existen problemas derivados de la definición del kilogramo en términos de un objeto físico? (Preguntas frecuentes – Masa y densidad)
• NPL: Saldo de Kibble de NPL
• Metrología en Francia: Balanza de vatios. Archivado el 19 de marzo de 2014 en Wayback Machine .
• Instituto Nacional Australiano de Metrología: Redefiniendo el kilogramo a través de la constante de Avogadro
• Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM): Página principal
• NZZ Folio: ¿Cuánto pesa realmente un kilogramo?
• NPL: ¿Cuáles son las diferencias entre masa, peso, fuerza y ​​carga?
• BBC: Cómo medir un kilogramo
• NPR: Este kilogramo tiene un problema de pérdida de peso , una entrevista con el físico Richard Steiner del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología .
• Constantes de Avogadro y de Planck molar para la redefinición del kilogramo.
• Realización de la esperada definición del kilogramo.
• Sample, Ian (9 de noviembre de 2018). "En la balanza: los científicos votan sobre el primer cambio al kilogramo en un siglo" . The Guardian . Recuperado el 9 de noviembre de 2018 .