Kilogram

Přibližná podoba mezinárodního prototypu kilogramu

Kilogram je základní jednotka hmotnosti, jeho značka je kg. Podle soustavy SI je kilogram definován jako hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého u Mezinárodního úřadu pro míry a váhy v Sèvres (Francie).

Prototyp kilogramu je válec o výšce i průměru 39 mm vyrobený ze slitiny platiny a iridia. Podle něj byly vyrobeny co možná identické kopie, které uchovávají příslušné instituty v různých státech. Těchto kopií bylo vyrobeno celkem 80. V Česku uchovává tento státní etalon (kopie č. 67) Český metrologický institut.

Název je odvozen z latinského kořene grámma, plus předpona soustavy SI kilo. Přestože označení jednotky již obsahuje předponu, jedná se o základní jednotku a naopak gram je považován za násobek této základní jednotky. Kilogram je jedinou takovou jednotkou v soustavě SI.

[editovat] Problémy definice

Kilogram je poslední jednotka SI, která je definovaná pomocí prototypu, a ne fyzikální definicí. Kilogram byl zvolen tak, aby odpovídal hmotnosti 1 litru vody prosté vzduchu při teplotě, při které má voda maximální hustotu (3,98 °C), při normálním atmosférickém tlaku (760 mm Hg). Tato původní definice však má závažné nedostatky, obsahuje totiž kruhovou závislost: jednotka hmotnosti se zde definuje s pomocí tlaku, který je ovšem definován prostřednictvím hmotnosti. Kvůli těmto problémům byl tedy kilogram v roce 1889 definován na základě prototypu, který byl ovšem vyroben tak, aby kilogram přibližně vyhovoval původní definici.

Při výrobě původního standardu však došlo k malé odchylce, kvůli které proto 1 kilogram vody nemá objem přesně 1 litr, ale 1,000 028 l. Dalším problémem je pomalá postupná změna hmotnosti prototypu – z nejasných příčin za posledních 100 let prototyp ztratil přibližně 50 mikrogramů. Jelikož je však kilogram definován jako aktuální hmotnost prototypu, změnila se tím i definovaná velikost kilogramu a znamená to, že objekt, který měl před 100 lety hmotnost 1 000 kg a vůbec se od té doby nezměnil, má dnes hmotnost cca 1 000,000 05 kg.

Dalším problémem je také (spíše hypotetická) možnost, že by jediný prototyp mohl být ztracen nebo zničen. Ryze fyzikální definice by poskytla možnost jej kdykoli a kdekoli znovu vyrobit.

[editovat] Navrhované fyzikální definice

Kromě těchto problémů je i z principiálních důvodů definice prototypem považována za neuspokojivou a hledá se definice založená na neměnných vlastnostech přírody. Nejdůležitější návrhy:^[1]

• Stanovením Planckovy konstanty s pomocí kvantové fyziky a relativistického vztahu mezi energií a hmotností E = hf = mc². Možná realizace: výkonové váhy, které porovnávají tíhu tělesa s magnetickou silou.
• Stanovením Avogadrovy konstanty. Možná realizace: Avogadrova koule z křemíku, u níž se přesně určí počet atomů.
• Stanovením elementárního náboje. Definice pomocí magnetické síly mezi vodiči se známým proudem, která tělesu udělí stanovené zrychlení.

[editovat] Násobné jednotky

Předpony lze dávat k základu gram (nanogram, gigagram) a nikoli kombinovat (tedy nikoli milimikrogram, megakilogram). Z praktických důvodů se však užívá také megatuna, viz dále.

Kromě kilogramu se často používají následující jednotky:

[editovat] Mikrogram

Mikrogram (značka μg) je miliontina gramu, tzn. miliardtina kilogramu. V běžném životě je to příliš malé množství, aby mělo nějaký praktický význam. Běžně se však používá při sledování výskytu superstopových množství látek v přírodě (například některé vzácné prvky se mořské vodě vyskytují v řádu koncentrací μg/l) nebo v jaderné fyzice při udávání obsahu krátkodobě žijících izotopů (μg/kg nebo dokonce μg/t).

[editovat] Miligram

Miligram (značka mg) je tisícina gramu, tzn. miliontina kilogramu. Používá se nejčastěji v chemii či lékařství, například obsahy běžných kovových prvků jako je měď nebo zinek se v živočišných a rostlinných tkáních pohybují v řádu jednotek až stovek mg/kg. Obsahy alkalických kovů nebo typických aniontů jako uhličitany se v minerálních vodách obvykle uvádějí v mg/l.

[editovat] Gram

Gram (značka g) je definován jako jedna tisícina kilogramu. Dnes se často využívá jako jednotka pro měření přísad při vaření a nákupu potravin. Cena pro potraviny prodávané v menším množství než jeden kilogram bývá běžně uvádena jako cena za 100 g. Také údaje o obsahu a složení jednotlivých potravin bývají vztahovány k hmotnosti 100 g a tudíž odpovídají procentům hmotnosti. Gram je základní jednotkou hmotnosti ve starší soustavě CGS.

[editovat] Tuna

Tuna (značka t, někdy Mg) je jednotka hmotnosti která nepatří do soustavy SI, avšak můžou se používat spolu s jednotkami SI. Odpovídá 1000 kilogramům a znamená totéž co megagram. Vyšší řády hmotností se často vztahují k tuně (kilotuna, megatuna).

[editovat] Kilotuna

Kilotuna (značka kt) je tisíc tun, čili milion kilogramů.

[editovat] Megatuna

Megatuna (značka Mt) je milion tun, čili miliarda kilogramů. V ekvivalentech kilotun a megatun TNT se obvykle udává energie uvolněná výbuchem jaderné zbraně. Jedna megatuna TNT je ekvivalentní 10¹⁵ kaloriím, což je 4,184 · 10¹⁵ J. Nejsilnější známá jaderná zbraň měla sílu okolo 57 Mt TNT.[1]

Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova kilogram.

[editovat] Reference

1. ↑ Petr Kulhánek, Aldebaran bulletin 29/2008: Budou mít fundamentální konstanty přesné hodnoty?

[editovat] Externí odkazy

• Český státní etalon hmotnosti v ČMI
• Martin Žáček, Aldebaran bulletin 28/2008: Nová definice kilogramu
• Mezinárodní prototyp kilogramu