公斤

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December 5, 2021

千克(符号:kg)是国际单位制(SI)中质量的基本单位,定义为国际原型千克(IPK,也称“大K”)的质量。铂铱合金圆筒由位于法国圣克劳德的国际计量局保管。千克最初定义为固态水的升(分米立方)的质量。对于精确复制来说,这是一个不利的数量,因此在 18 世纪末,铂金制品被宣布为千克的标准。那个人工制品,或者它的精确复制品,当时是公制的标准质量单位。 IPK 是当前的主要人工制品,其复制品存储在严格控制的实验室条件下。由于研究不足的因素,它们的质量会发生波动,其中可能包括处理、清洁和污染。在 19 世纪末,IPK 与其复制品的生产时间相距 50 μg。这导致需要用基于不变自然常数定义的标准来替换工件。 Awadipua(国际)磅,在英制和美国稳定系统中使用,被定义为恰好 0.453,592.37 千克,使 1 千克大致等于 2.2046 磅。世界上其他传统的重量和质量单位是每公斤定义的,这使得 IPC 成为地球上几乎所有质量单位的主要标准。用于英制和美国稳定系统,被定义为恰好 0.453,592.37 公斤,使 1 公斤约等于 2.2046 磅。世界上其他传统的重量和质量单位是每公斤定义的,这使得 IPC 成为地球上几乎所有质量单位的主要标准。用于英制和美国稳定系统,被定义为恰好 0.453,592.37 公斤,使 1 公斤约等于 2.2046 磅。世界上其他传统的重量和质量单位是每公斤定义的,这使得 IPC 成为地球上几乎所有质量单位的主要标准。

定义

一克,即 1/1000 公斤,在 1795 年被临时定义为冰熔点时一厘米立方水的质量。最后一公斤于 1799 年作为原型生产,1875 年国际原型公斤 (IPK) 也由此衍生而来,其质量等于 1 dm3 在大气压力和最大密度温度下的水的质量,即大约是 4°C。千克是唯一在其名称中带有 SI 前缀 (kilo) 的 SI 单位。它也是唯一仍然由人工制品直接定义的 SI 单位,而不是可以在不同实验室中独立复制的基本物理属性。其他三个基本单位(cd、A、mol)和 17 个衍生单位(N、Pa、J、W、C、V、F、Ω、S、Wb、T、H、floor、Gy、Sv、lm、lx)在 SI 系统中,它们的定义与千克有关,因此其稳定性很重要。只有八个其他 SI 单位的定义不依赖于千克:温度 (K, °C)、时间和频率 (s, Hz, Bq)、长度 (m) 和角度 (work, sr)。IPK 是很少使用或处理。它的副本保存在世界各地的国家计量实验室,在 1889 年、1948 年和 1989 年均采用 IPK 标准,以确保世界上任何地方的质量测量相对于 IPK 的可靠性。在公制公约(1875 年)的主持下,在度量衡大会(CGPM)上委托了千克的国际原型,并由国际度量衡局(BIPM)代表CGPM。在确定国际原型千克相对于其复制品随时间变化的重量后,国际度量衡委员会 (CIPM) 建议 2005 年。在基本自然常数的基础上重新定义千克。在 2011 年的会议上,CGPM 的代表们原则上同意应该根据普朗克常数 h 重新定义千克。该决定最初被推迟到 2014 年,然后在 2014 年,该决定再次推迟到下一次会议。 CIPM 提出了 SI 系统基本单位的修订定义,供第 26 次 CGPM 会议审议。正式投票定于 2018 年 11 月 16 日进行,预计该提案将获得通过,新定义将于 2019 年 5 月 20 日生效。年,该决定再次推迟到下一次会议。 CIPM 提出了 SI 系统基本单位的修订定义,供第 26 次 CGPM 会议审议。正式投票定于 2018 年 11 月 16 日进行,预计该提案将获得通过,新定义将于 2019 年 5 月 20 日生效。年,该决定再次推迟到下一次会议。 CIPM 提出了 SI 系统基本单位的修订定义,供第 26 次 CGPM 会议审议。正式投票定于 2018 年 11 月 16 日进行,预计该提案将获得通过,新定义将于 2019 年 5 月 20 日生效。

名称和术语

千克一词源自法语单词 kgme,这是一种科学硬币,由希腊语 χίλιοι khilioi 的前缀组成,意思是每克“千”,拉丁语晚期术语“重量轻”,源自希腊语单词γράμμα。千克这个词在 1795 年的法国法律中使用,在 18 位创始者法令中,该法令修订了 1793 年法国国民大会引入的旧单位系统,其中gravet 被定义为一立方厘米的重量(poids)水,等于 1 / 1000 个坟墓。在 1795 年的一项法令中,克一词取代了砾石,千克取代了坟墓。 1797 年该词首次在英语中使用时,英国接受了法语拼写,而美国则接受了千克拼写。在英国,两种拼写形式都使用,公斤的形状变得更加普遍。英国法律管理交易中使用的重量或测量单位并不禁止使用任何这些拼写方法。在 19 世纪,法语单词kilo(千克一词的缩写)被引入英语,用来表示千克和公里。虽然公斤在许多一般文本中是可以接受的,例如在《经济学人》中,但在某些应用程序(如科学、技术和法律记录)中,使用这个术语通常被认为是不合适的,因为作者必须严格遵守 SI 命名法。当美国国会在 1866 年将公制合法化时,他们允许使用“kilo”一词代替“kilo”一词,但在 1990 年。在 19 世纪,公制单位的标准系统是厘米、克和秒的单位系统,其中克被视为质量的基本单位,而千克只是一个派生单位。然而,在 1901 年,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦发现无法根据长度、质量和时间这三个基本单位来解释电学测量后,乔瓦尼·乔治提出了一个新的标准系统,其中包括第四个基本单位,用于测量电磁量。 1935年,他的提议被IEC接受为Giorgi系统,现在称为MKS系统,1946年CIPM批准了采用安培作为“MKSA系统”的电磁单位的提议。 1948 年,CGPM 聘请 CIPM“为实用的测量单位系统制定建议,适合所有遵守公制惯例的国家采用”。这导致了 1960 年 SI 系统的引入以及随后出版的“SI 手册”,其中指出“不允许使用单位符号或单位名称的缩写……”。 CGS 和 MKS 系统共存于 20 世纪早期到中期的大部分时间,但由于 1960 年决定采用 Giorgio 系统作为国际单位制,千克现在是 SI 质量的基本单位,而导出克定义和千克。CGS 和 MKS 系统共存于 20 世纪早期到中期的大部分时间,但由于 1960 年决定采用 Giorgio 系统作为国际单位制,千克现在是 SI 质量的基本单位,而导出克定义和千克。CGS 和 MKS 系统共存于 20 世纪早期到中期的大部分时间,但由于 1960 年决定采用 Giorgio 系统作为国际单位制,千克现在是 SI 质量的基本单位,而导出克定义和千克。

乘数

SI 前缀用于命名千克的倍数。最常用的是:一吨1000公斤(严格来说应该叫兆克,不过这个名字很少用)(不要和非公制混淆)克1/1000 0.001 10-3公斤一克10-9磅的一部分

拟议的未来定义

目前正在努力为千克引入基本或原子常数的新定义。正在制定的提案是:

计数原子的方法

Avogadro 的方法是尝试通过计算固定数量的硅原子来定义千克。实际上,这将被实现为一个球体,其尺寸将通过干涉测量法来测量。离子积累方法涉及金原子的积累和中和它们所需的电流的测量。

基本常数的方法

瓦特平衡使用之前用于定义安培的电流平衡,以根据伏特和欧姆的定义将千克与普朗克常数值联系起来。升高的超导体方法通过在超导涡流产生的磁场中提升超导体并测量涡流所需的电流,将千克与电量联系起来。由于 Josephon (CIPM (1988) Proposition 1, PV 56; 19) 和 von Klitzing (CIPM (1988) Proposition 2, PV 56; 20) 常数被赋予常规值,因此可以将这些值组合起来(KJ ≡ 4,835 979 × 1014 Hz / V 和 RK ≡ 2,581 280 7 × 104 Ω) 用安培定义来定义千克。以便:一公斤是一种质量,当在两个无限长、圆形横截面可以忽略不计的平行直线导体之间施加一米的力时,它会加速到恰好 2 × 10-7 m / s²,在真空中放置一米远,通过恒定电流流过。每秒正好 6,24150962915265 × 1018 个元素电荷。

与体重的关系

当一个物体的重量以公斤给出时,预期的属性几乎总是质量。有时,物体的重力以“千克”表示,但所使用的单位实际上并不是真正的千克:它是一个过时的千克力 (kgf),也称为千磅 (kp)。地球表面上质量为 1 kg 的物体受到大约 9.80665 牛顿(SI 力单位)的重力。请注意,系数 980,665 cm / s²(由 CGPM 定义)只是一个商定的常规值(3rd CGPM (1901), CR 70),其目的是定义克力。当地重力加速度 g 随纬度、高度和地球上的位置而变化,因此,在匹配此值之前,克功率是一个定义不明确的单位。

订单尺寸

Jotagram(符号:Yg)为 1024 g Zetagram(符号:Zg)为 1021 g。这等于 1000 万亿公斤 Exagram(符号:Eg)等于 1018 克 Petagram(符号:Pg)是 1015 克 Teragram(符号:Tg)是 1012 克 Gigagram(符号:Gg),等于 1,000,000 公斤,或1000 吨。它很少有实际应用。厘克(符号 cg)为 10-2 g 毫克(符号 mg)为 10-3 g。用于表达大量的小物体。一粒沙子的重量接近一毫克。实验室科学家通常以毫克为单位测量质量。少量发现的物质,如食物中的钠,或药物剂量,如阿司匹林,通常以毫克为单位。 1 毫克是 1 mm3 水的重量(大小为 1 mm × 1 mm × 1 mm 的立方体) 微克(符号:µg,有时是 mcg)定义为 1 µg 10−6 g 纳克(符号:ng)定义为1 × 10− 9 g 皮克(符号:pg) 定义为 1 × 10−12 g 飞克图(符号:fg)定义为 1 × 10−15 g Atogram(符号:ag)为 10−18 g。 2004 年,康奈尔大学的一个研究小组使用 NEMS 道具制作了一个灵敏度低于一个原子图的探测器。 Zeptogram(符号:zg)为 10−21 g Joktogram(符号:yg)为 10−24 g。它可用于质子、电子、原子和分子的质量。它对于光粒子来说太大了,但 jokto- 是连续最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 ygfg) 定义为 1 × 10−15 g。 autogram(符号:ag)为 10−18 g。 2004 年,康奈尔大学的一个研究小组使用 NEMS 道具制作了一个灵敏度低于一个原子图的探测器。 Zeptogram(符号:zg)为 10−21 g Joktogram(符号:yg)为 10−24 g。它可用于质子、电子、原子和分子的质量。它对于光粒子来说太大了,但 jokto- 是连续最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 ygfg) 定义为 1 × 10−15 g。 autogram(符号:ag)为 10−18 g。 2004 年,康奈尔大学的一个研究小组使用 NEMS 道具制作了一个灵敏度低于一个原子图的探测器。 Zeptogram(符号:zg)为 10−21 g Joktogram(符号:yg)为 10−24 g。它可用于质子、电子、原子和分子的质量。它对于光粒子来说太大了,但 jokto- 是连续最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 yg康奈尔大学的一个研究小组使用 NEMS 道具制作了一个灵敏度低于一个原子图的探测器。 Zeptogram(符号:zg)为 10−21 g Joktogram(符号:yg)为 10−24 g。它可用于质子、电子、原子和分子的质量。它对于光粒子来说太大了,但 jokto- 是连续最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 yg康奈尔大学的一个研究小组使用 NEMS 道具制作了一个灵敏度低于一个原子图的探测器。 Zeptogram(符号:zg)为 10−21 g Joktogram(符号:yg)为 10−24 g。它可用于质子、电子、原子和分子的质量。它对于光粒子来说太大了,但 jokto- 是连续最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 yg但 jokto- 是该系列中最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 yg但 jokto- 是该系列中最后一个官方前缀。该系数接近阿伏伽德罗数的倒数: 1 原子质量单位 1,660 54 yg 虽然原子质量单位通常作为一个单位很方便,但可以使用 joctograms 更容易地与其他 SI 值相关联。电子质量:0.00091 yg 质子质量:1.6726 yg 中子质量:1.6749 yg

笔记

参考

外部链接

国家物理实验室 - 重量定义课程,需要新定义和其他替代品质量和重量单位转换计算器 更多关于 NIST 瓦特平衡 更多关于 Avogadro 的转换项目:重量单位 BIPM - 国际计量局 Atogram 检测最敏感世界尺度测量一个 zeptogram,New Scientist.com 天平是迄今为止质量最小的,BBC 新闻在线