Thread by @wikihilos

Esta semana ha habido algo de revuelo sobre la redefinición de algunas unidades de medida. Muchas veces damos por hecho cosas sin tener clara su procedencia. Si te pasa eso con el kilogramo, te contamos un poco sobre el tema en este #wikihilo. #WH_unidades

El kilogramo o quilogramo es la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI), y su patrón se define como la masa que tiene el prototipo internacional, compuesto de una aleación de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.

El Gran Kilo está en Sèvres, cerca de París (Francia), en el interior de tres campanas de cristal.

[Su símbolo es kg; adviértase que no es una abreviatura, por lo que no admite mayúscula, ni punto, ni plural; y no se debe de confundir con el símbolo del kelvin: K.]

El kilo es la única unidad básica que emplea un prefijo y la única unidad del SI que todavía se define por un objeto patrón y no por una característica física fundamental.

El 20 de mayo de 2019 su definición pasará a estar ligada con la constante de Planck, una constante natural que describe los paquetes de energía emitidos en forma de radiación.

Así, se podrán calibrar patrones de la unidad, dada la constante, utilizando una balanza de potencia.

HISTORIA
Su primera definición se decidió durante la Revolución Francesa.

Se especificaba que era la masa de un decímetro cúbico (1 l.) de agua destilada a 1 atmósfera de presión y 3,98 °C, una Tª singular dado que es la temperatura a la cual el agua tiene la mayor densidad a presión atmosférica normal.

Esta definición era complicada de realizar con exactitud, porque la densidad del agua depende levemente de la presión, y las unidades de presión incluyen la masa como factor, introduciendo una dependencia circular en la definición.

Para evitar estos problemas, el kilogramo fue redefinido mediante un objeto, cuya masa formalizó una cantidad exacta para representar la definición original.

Desde 1889, el SI dice que la unidad debe ser igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo, fabricado con una aleación de platino e iridio —en proporción de 90-10%, medida por el peso— en forma de cilindro circular recto, con una altura igual al ø39 mm.

Dicho prototipo se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, ubicada en Sèvres, en las cercanías de París (Francia), como ya hemos contado más arriba.

Se realizaron varias copias oficiales del prototipo del kilogramo, disponibles como prototipos nacionales, que se comparan al prototipo de París («le Grand Kilo») cada 40 años.

Por ejemplo, el de los EEUU, que actualmente rige como medida estándar en ese país. Se colocó en 1889 y es revisado y vuelto a certificar de forma periódica a partir del estándar internacional primario de Francia.

Este prototipo internacional es uno de tres cilindros hechos originalmente en 1879.

En 1883 el IPK demostró ser indistinguible de la masa del estándar del kilogramo en ese entonces, y se ratificó formalmente como el kilogramo en la primera Conferencia General de Pesas y Medidas en 1889.

Por definición, el error en la medición de la masa del IPK es exactamente cero, pues el IPK es el kilogramo.

Sin embargo, a lo largo del tiempo se han podido detectar pequeños cambios comparando el estándar frente a sus copias oficiales.

Comparando las masas relativas entre los estándares en un cierto plazo se estima la estabilidad del estándar.

El prototipo internacional del kilogramo parece haber perdido cerca de 50 microgramos en los últimos 100 años, y la razón de la pérdida sigue siendo desconocida.

REDEFINICIÓN DEL PATRÓN
130 años después se su implantación se iniciaron gestiones para realizar la definición de un patrón de kilogramo mediante leyes físicas.

Se establecieron dos vías principales de investigación.

La primera basada en fijar el valor del número de Avogadro, para luego materializar la unidad de masa con una esfera de silicio, casi perfecta en su geometría y composición isotópica, cuyas características dimensionales se pueden conocer con gran exactitud.

Específicamente, se determina el volumen ocupado por la esfera y cada uno de sus átomos, y finalmente, con el número de Avogadro, se determina la masa.

La otra alternativa consiste en fijar el valor de la carga del electrón o el de la constante de Planck, y luego mediante mediciones eléctricas se materializa el kilogramo utilizando un dispositivo denominado balanza de Watt. 👇

Varios institutos nacionales de metrología trabajaron en la puesta a punto de un sistema de este tipo; por ejemplo, el desarrollado por Bryan Kibble del National Physical Laboratory británico.

A principios de 2011, poco antes de la celebración de la 24.ª Conferencia General de Pesas y Medidas, se halló consenso en que el método que se utilizaría sería el de la constante de Planck...

... pero la decisión se aplazó, a la espera de una conclusión unánime de todos los laboratorios en lo referente a la reproducibilidad y exactitud de este método, ya que para ello es necesario disponer primero de varias balanzas operativas.

El 16 de noviembre de 2018, la 26.ª Conferencia General de Pesos y Medidas anunció que la definición del kilogramo pasaría a estar ligada con la constante de Planck.

De esta manera, se podrán calibrar los distintos patrones del kilogramo repartidos por el mundo empleando una balanza de Watt y el nuevo valor de la constante.

La nueva definición entraría en vigor el 20 mayo del 2019,6​ quedando el «Gran Kilo» —el patrón parisino— como un estándar de masa secundario.

La constante de Planck pasará a ser definida como 6.62607015×10−34 kg⋅m2⋅s−1, quedando el kilogramo definido a partir de esta y, consecuentemente, a partir de otras dos unidades básicas del SI, el segundo y el metro.

¿Y EL GRAMO?
El gramo es el término al cual se aplican los prefijos del SI. La razón por la que la unidad básica de la masa tiene un prefijo es histórica.

Originalmente, la formación de un sistema decimal de unidades fue encargada por Luis XVI de Francia y, en los planes originales, el kilogramo fue llamado grave.

Junto con el grave se creó también una unidad más pequeña llamada gravet, que era equivalente a 0.001 kg (1 gramo), así como una unidad más grande llamada bar, que era equivalente a 1000 kg (1 tonelada).

Con esas medidas se creó la siguiente escala: miligravet, centigravet, decigravet, gravet (gr), centigrave, decigrave, grave (kg), centibar, decibar, bar (t).

Sin embargo, el sistema métrico no entró en vigor sino hasta después de la revolución francesa.

En 1795 una nueva ley reemplazó los tres nombres (gravet, grave y bar) por un solo nombre de unidad genérico: el gramo.

El nuevo gramo era igual al antiguo gravet. Se añadieron cuatro nuevos prefijos para cubrir la misma gama de unidades que en 1793 (miligramo, centigramo, decigramo, gramo, decagramo, hectogramo, kilogramo, y miriagramo).

El gramo era también la unidad básica del más viejo sistema de medida: el sistema CGS, que no es muy ampliamente utilizado.

También es común que se utilice el vocablo como unidad de fuerza en el Sistema Técnico de Unidades, aunque debe hacerse bajo el nombre de kilogramo-fuerza o kilopondio.

El kilogramo fuerza o kilopondio es, por definición, el peso de una masa de 1 kilogramo en la gravedad estándar en la superficie terrestre; esto es, 9,80665 m/s2.

Por eso una masa de 1 kilogramo (Sistema Internacional de Unidades) pesa 1 kilogramo fuerza (Sistema Técnico) solamente si la gravedad tiene ese valor.

Estos son los múltiplos, con los prefijos más usados en negrita.

Hasta aquí este #wikikilo, perdón, #wikihilo. Esperamos que os haya aportado algo de luz sobre este tema que probablemente hayáis visto en las noticias durante esta semana.