Kilogramm
| Einheit | |
|---|---|
| Norm | SI-Einheit |
| Name | Kilogramm |
| Größe | Masse |
| Einheitenzeichen | kg |
| Formelzeichen | m |
| Benannt nach | grámma (griech.-lat.) = Geschriebenes, Schrift, 1/24 Unze |
Das Kilogramm ist die SI-Basiseinheit der Masse
Das Kilogramm ist in mehrfacher Hinsicht eine besondere Einheit. Sie ist die einzige SI-Einheit, die nur durch einen Vergleichsgegenstand (Prototyp), das Urkilogramm, festgelegt ist. Als einzige der sieben SI-Basiseinheiten trägt das Kilogramm das Präfix "Kilo" zu der Einheit "Gramm", das heißt 1 kg = 1000 g.
Derzeit wird weltweit daran gearbeitet, das Kilogramm so neu zu definieren, dass es von einer Fundamentalkonstante der Physik abgeleitet werden kann. Dieses Vorhaben bekam eine besondere Dringlichkeit, da festgestellt wurde, dass die rund 40 Kopien gegenüber dem Urkilogramm zwischenzeitlich aus bisher ungeklärten Gründen im Mittel um etwa 50 Mikrogramm schwerer geworden sind. Da diese Kopien aus dem gleichen Material und nach der gleichen Prozedur hergestellt wurden, ist es eher wahrscheinlich, dass das eine Urkilogramm leichter geworden ist als dass seine 40 Kopien schwerer wurden.
Hierbei werden momentan verschiedene Ansätze verfolgt:
- Erstellen einer Kugel hochreinen Siliziums mit einer bestimmten (und abgezählten) Anzahl von Siliziumatomen. Eine derartige Kugel wurde bereits hergestellt und auf Nanometergenauigkeit vermessen. Die gemessene Masse wich allerdings um einen winzigen Betrag von der errechneten Masse ab. Dies wurde zum Teil darauf zurückgeführt, dass die Isotopenzusammensetzung des Silizium nicht hinreichend genau gemessen werden konnte. Natürliches Silizium besteht aus drei Isotopen mit den Atommassen 28, 29 und 30. Man bemüht sich nun, eine Kugel aus isotopenreinem Silizium-28 herzustellen, was allerdings technisch und finanziell enorm aufwändig ist.
- Ermitteln der Gewichtskraft eines Gewichtstücks durch eine Watt-Waage, wobei mechanische mit elektrischer Leistung verglichen wird. Hierbei werden in zwei Schritten 1) der Strom in einer Spule, mit der in einem Magnetfeld eine magnetische Kraft erzeugt wird und 2)die durch Bewegung der Spule in diesem Magnetfeld induzierte Spannung gemessen (Strom x Spannung = elektrische Leistung mit der Einheit Watt). Außerdem müssen die Geschwindigkeit der bewegten Spule und die Fallbeschleunigung, die die Gewichtskraft des Gewichtstücks erzeugt, gemessen werden.
- Ermitteln der Masse eines Atoms mit Hilfe eines Ionenstrahls (elektrisch geladener Atome) und Aufsammeln der Ionen zu einer wägbaren Masse. Durch Messung des elektrischen Stroms des Ionenstrahls und der Zeit lässt sich dann die Masse eines Atoms in der Einheit Kilogramm berechnen.
Diese Verfahren sind noch in der Entwicklung und es steht noch nicht fest, welches von ihnen das Urkilogramm ablösen wird.
Auf der Erdoberfläche erfährt eine Masse von 1 Kilogramm eine Gewichtskraft von rund 9,81 Newton (abhängig von der lokalen Erdbeschleunigung).
Aktuelle Definition
Seit 1889 ist das Urkilogramm bzw. das Internationale Kilogrammprototyp in Paris der Vergleichswert. Seine Masse ist per Definitionem 1 kg. Es wird in einem Tresor des Internationalen Büros der Maße und Gewichte (Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) [1]) in Sèvres bei Paris aufbewahrt.
Das Urkilogramm ist ein Zylinder aus einer Legierung aus 90 % Platin und 10 % Iridium von 39 mm Höhe und Durchmesser. Länder, die dem metrischen System beigetreten sind (die Meterkonvention unterschrieben haben), haben Kopien dieses Urkilogramms erhalten. Das internationale Komitee für Maße und Gewichte (CIPM) entscheidet darüber, wann diese Kopien mit dem Urkilogramm verglichen werden. Bisher gab es solche Vergleiche um 1950 und zuletzt um 1990. Ein Mitgliedsland der Meterkonvention kann aber jederzeit seine Kopie zum BIPM bringen lassen, um es mit den Arbeitskopien des BIPM vergleichen zu lassen. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), welche ein Duplikat des Urkilogramms besitzt, hat dies bisher etwa alle zehn Jahre getan.
Alte Definitionen
Das Kilogramm war ursprünglich definiert als die Masse eines Kubikdezimeters (dm3) Wasser bei maximaler Dichte.
Umrechnung
1 Kilogramm (kg) = 1000 Gramm (g)