Kilogramm

Aus Schlauweb

Das Kilogramm ist die SI-Basiseinheit der Masse. Das Einheitenzeichen des Kilogramms ist kg.

Es ist in mehrfacher Hinsicht eine besondere Einheit. Es ist die einzige SI-Basiseinheit, die nur durch einen Vergleichsgegenstand (Prototyp), das Urkilogramm, festgelegt ist. Der Einheitenname des Kilogramm beginnt mit dem SI-Vorsatz „Kilo“ (v. griech.: chilioi „tausend“); deshalb dürfen dezimale Teile und Vielfache des Kilogramm nicht vom Kilogramm ausgehend mit Vorsätzen oder Vorsatzzeichen gebildet werden, statt leitet man sie vom Gramm ab, das - nach SI-Regeln und Normierung - nicht als Millikilogramm bezeichnet werden darf.

Alte Definition

Das Kilogramm war ursprünglich definiert als die Masse eines Kubikdezimeters (dm³) Wasser bei maximaler Dichte (also bei 3,98 °C) und gegebenen Druck. Allerdings wurde die Einheit Kilogramm seinerzeit etwas zu groß dimensioniert. Tatsächlich hat Wasser eine maximale Spezifisches Gewicht von nur 0,999975 kg/dm³.

Aktuelle Definition

Seitdem 1889 bildet das Urkilogramm (der Internationale Kilogrammprototyp) in Paris den Vergleichswert für die Maßeinheit Kilogramm. Seine Masse beträgt per Definitionem 1 kg. Es wird in einem Tresor des Internationalen Büros für Gewichte und Maße (BIPM) in Sèvres bei Paris aufbewahrt.

Es handelt sich um einen Zylinder von 39 Millimetern Höhe und Durchmesser, der aus einer Legierung von 90 % Platin und 10 % Iridium besteht. Länder, die dem metrischen System beigetreten sind, also die Meterkonvention unterschrieben haben, sind im Hab und Gut von Kopien dieses Urkilogramms. Die Internationale Kommission für Gewichte und Maße (CIPM) entscheidet darüber, wann diese Kopien mit dem Urkilogramm verglichen werden. Bisherig gab es solche Vergleiche um 1950 und zuletzt um 1990. Dabei stellte man fest, dass Kopien des Urkilogramms im Laufe der Jahre scheinbar schwerer geworden waren als das Original. Möglicherweise, so eine Erklärung, wurde das Urkilogramm einfach zu häufig geputzt. Ein Mitgliedsland der Meterkonvention kann aber permanent seine Kopie zum BIPM bringen lassen, um es mit den Arbeitskopien des BIPM vergleichen zu lassen. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), welche das deutsche Doppel des Urkilogramms besitzt, hat dies bis jetzt etwa alle zehn Jahre getan.

Geplante Neudefinition

Aktuell wird international daran gearbeitet, das Kilogramm so neu zu definieren, dass es von einer Fundamentalkonstante der Physik logisch werden kann. Dieses Vorhaben bekam eine besondere Dringlichkeit, da festgestellt wurde, dass die rund 40 Kopien gegenüber dem Urkilogramm unterdessen aus bisherig ungeklärten Gründen im Mittel eine Gewichtsdifferenz von etwa 50 Mikrogramm aufweisen. Da diese Kopien aus dem gleichen Werkstoff und immer nach der gleichen Prozedur hergestellt wurden, ist es wahrscheinlicher, dass das eine Urkilogramm leichter geworden ist als dass seine 40 Kopien schwerer wurden.

In diesem Fall werden momentan verschiedene Ansätze verfolgt:

• Erstellen einer Kugel hochreinen Siliziums mit einer bestimmten (und abgezählten) Anzahl von Siliziumatomen. Eine derartige Gewehrkugel wurde schon hergestellt und auf Nanometergenauigkeit vermessen. Die gemessene Masse wich allerdings um einen winzigen Betrag von der errechneten Masse ab. Dies wurde z. T. 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 Patrone aus isotopenreinem Silizium-28 herzustellen, was allerdings technisch und monetär enorm aufwändig ist.
• Ermitteln des Gewichtes eines massebehafteten Körpers durch eine Watt-Waage, wobei mechanische mit elektrischer Leistung verglichen wird. Dabei 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 × Spannung = elektrische Leistung mit der Einheit Watt). Außerdem müssen die Tempo 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 einem Kilogramm eine Gewichtskraft von rund 9,81 Newton (abhängig von der lokalen Erdbeschleunigung).

Siehe auch

• Größenordnung (Masse)
• Gramm
• Milligramm
• Tonne
• Liste der Vorsilben für Maßeinheiten

Weblinks

(TID 222120)

• http://www.ptb.de/de/wegweiser/einheiten/_index.html "Die PTB als Hüterin der Einheiten"
• Internetportal des Internationalen Büros für Gewichte und Maße (in englisch und französisch)

(TID 223074)

(TID 465873)

als:Kilogramm ar:كيلوغرام bg:Килограм bn:কিলোগ্রাম br:Kilogram ca:Quilogram cs:Kilogram da:Kilogram el:Χιλιόγραμμο en:Kilogram eo:Kilogramo es:Kilogramo et:Kilogramm eu:Kilogramo fa:کیلوگرم fi:Kilogramma fr:Kilogramme gl:Quilogramo he:קילוגרם hr:Kilogram hu:Kilogramm ia:Kilogramma is:Kílógramm it:Chilogrammo ja:キログラム ko:킬로그램 la:Chiliogramma lb:Kilogramm lt:Kilogramas lv:Kilograms mk:Килограм nl:Kilogram nn:Kilogram no:Kilogram pl:Kilogram pt:Quilograma ru:Килограмм sco:Kilogram sh:Kilogram simple:Kilogram sk:Kilogram sl:Kilogram sq:Kilogrami sr:Килограм su:Kilogram sv:Kilogram th:กิโลกรัม uk:Кілограм vi:Kilôgam zh:千克

(TID 3285)