Kilogram là gì?

Kilogram (còn viết là kilogramme) là đơn vị cơ bản của khối lượng trong Hệ đo lường quốc tế (SI), tương đương với một nghìn gram. Ký hiệu của kilogram là kg.

Từ “kilogram” được tạo thành từ tiền tố “kilo-” (nghĩa là một nghìn) và “gram”. Trong giao tiếp hằng ngày, người ta thường rút gọn thành “kilo” (số nhiều là kilos).

Kilogram là một đơn vị cơ bản của SI, được xác định dựa trên ba hằng số cơ bản của hệ SI:

• Tần số chuyển tiếp cụ thể của nguyên tử caesium-133,
• Tốc độ ánh sáng trong chân không,
• Hằng số Planck.

Trong các phòng thí nghiệm đo lường được trang bị chuyên dụng, có thể hiệu chuẩn thiết bị đo khối lượng như cân Kibble để làm chuẩn chính xác cho đơn vị kilogram.

Ban đầu, kilogram được định nghĩa vào năm 1795, trong thời kỳ Cách mạng Pháp, là khối lượng của một lít nước (ban đầu ở 0 °C, sau đó được điều chỉnh thành nhiệt độ có mật độ cực đại của nước, khoảng 4 °C).

Định nghĩa hiện tại của kilogram vẫn phù hợp với định nghĩa ban đầu, với sai số chỉ khoảng 30 phần triệu (0,003%).

Năm 1799, khối platinum Kilogramme des Archives được tạo ra để thay thế định nghĩa bằng nước, trở thành chuẩn khối lượng chính thức.

Đến năm 1889, một hình trụ bằng hợp kim platinum–iridium, được gọi là Nguyên mẫu Quốc tế của Kilogram (International Prototype of the Kilogram – IPK), đã được chọn làm chuẩn quốc tế cho đơn vị khối lượng trong hệ mét và duy trì vai trò này suốt 130 năm, cho đến khi chuẩn mới được thông qua vào năm 2019.

Định nghĩa hiện nay về Kilogram

Kilogram (kg) hiện nay được định nghĩa dựa trên ba hằng số cơ bản sau đây:

• Tần số chuyển mức năng lượng nguyên tử Cesium-133 (ΔνCs): xác định độ dài của một giây.
• Vận tốc ánh sáng trong chân không (c): kết hợp với giây để xác định độ dài của mét.
• Hằng số Planck (h): khi kết hợp với mét và giây, được dùng để xác định khối lượng của kilogram.

Theo định nghĩa chính thức của Hội nghị Toàn thể về Cân đo và Đo lường (CGPM):

Kilogram, ký hiệu kg, là đơn vị SI của khối lượng.

Nó được xác định bằng cách lấy giá trị cố định của hằng số Planck (h) là 6.62607015×10⁻³⁴ khi được biểu diễn bằng đơn vị J·s, tương đương với kg·m²·s⁻¹, trong đó mét và giây được định nghĩa lần lượt theo vận tốc ánh sáng (c) và tần số Cesium (ΔνCs).

Dòng thời gian phát triển và thay đổi trong định nghĩa của Kilogram

1793: Grave (tiền thân của Kilogram) được định nghĩa là khối lượng của 1 lít (dm3) nước, được xác định bằng 18841 hạt.

1795: Gam (+1⁄1000 Kilogram) được định nghĩa tạm thời là khối lượng của một centimet khối nước ở nhiệt độ tan chảy của nước đá (0 °C).

1799: Kilogram des Archives được sản xuất như một nguyên mẫu. Nó có khối lượng bằng khối lượng của 1 dm3 nước ở nhiệt độ có khối lượng riêng lớn nhất (khoảng 4 °C).

1875–1889: Công ước Metre được ký kết vào năm 1875, dẫn đến việc sản xuất Nguyên mẫu Kilogram Quốc tế (IPK) vào năm 1879 và được thông qua vào năm 1889.

2019: Kilogram được định nghĩa lại dựa trên hằng số Planck (h), vận tốc ánh sáng (c) và tần số chuyển mức siêu tinh của nguyên tử Cesium-133 (ΔνCs), theo nghị quyết của Hội nghị Toàn thể về Cân đo và Đo lường (CGPM) thông qua ngày 16 tháng 11 năm 2018.

Đơn vị đo khối lượng trong hệ thống đơn vị quốc tế SI

Bội số SI của gam (g)

Một số đơn vị đo khối lượng phổ biến ở Việt Nam

Bảng đơn vị đo khối lượng được sắp xếp từ lớn đến bé theo chiều từ trái sang phải: