Ogled vira Kilogram

{{Infopolje Enota
| bgcolour   = 
| name       = Kilogram
| image      = Prototype kilogram replica.JPG
| caption    = Replika prototipnega kilograma v pariškem muzeju Cité des Sciences et de l'Industrie
 | standard   = [[Mednarodni sistem enot]]
 | quantity   = [[masa|mase]]
 | symbol     = kg
 | dimension  = M
 | namedafter = 
 | units1     = [[Avoirdupois]] 
 | inunits1   = ≈&thinsp;2,205 [[Funt (mera)|funta]]&thinsp;<ref group="Op.">Avoirdupois funt je del ameriškega sistema enot in [[Imperialna enota|enot imperialnega sistema]].</ref>
}}
'''Kilográm''' (oznaka '''kg''') je [[osnovne enote SI|osnovna enota SI]] [[masa|mase]], ki je bila do 20. maja 2019 enaka masi ''prakilograma'', izdelanega iz [[zlitina|zlitine]] [[platina|platine]] in [[iridij]]a, shranjenega v [[Mednarodni urad za uteži in mere|Mednarodnem uradu za uteži in mere]] (BIPM) v [[Sevres]]u pri [[Pariz]]u. Je edina osnovna enota s [[Predpone SI|predpono]] ''kilo'' in zadnja, ki je bila definirana s standardnim predmetom namesto s temeljno fizikalno lastnostjo, ki bi jo bilo mogoče neodvisno izmeriti. Hkrati je osnova (t. i. primarni standard) za definicijo večine drugih tradicionalnih enot za maso na svetu.

Zgodovinsko so kilogram želeli določiti kot maso [[Kubični decimeter|kubičnega decimetra]] [[voda|vode]], vendar je takšna količina vode nestabilna, s tem pa neuporabna sama po sebi. Leta 1889 je prva mednarodna [[Generalna konferenca za uteži in mere]] v Parizu uzakonila ''mednarodni prototipni kilogram'' (IPK oz. ''prakilogram'') in določila, da je kilogram enota mase, enaka masi prakilograma. Masa tega ustreza masi kubičnega decimetra ([[liter|litra]]) vode pri 4&nbsp;°C. IPK skupaj z njegovimi sestrskimi replikami hranijo v trezorju Mednarodnega urada za uteži in mere. Uradne replike, ki jih hranijo posamezne države, služijo kot nacionalni standardi, približno vsakih 40 let jih primerjajo z IPK, da se zagotovi sledljivost lokalnih merjenj.

Generalna konferenca za uteži in mere je leta 2011 sprejela načelno soglasje, da se kilogram redefinira na osnovi [[Planckova konstanta|Planckove konstante]], kar bi odpravilo pomanjkljivosti sedanje definicije. Leta 2015 so se odločili, da bodo novo definicijo kilograma vpeljali leta 2018, a so jo vpeljali šele eno leto kasneje, 20. maja 2019. <ref name="Gibney2015">{{navedi revijo |last=Gibney |first=Elizabeth |year=2015 |title=Kilogram conflict resolved at last |journal=[[Nature]] |volume=526 |issue=7573 |pages=305–306 |doi=10.1038/526305a}}</ref>

== Teoretsko ozadje ==
{{multiple image
 | width = 140
 | image1 = Kitchen scale 20101110.jpg
 | alt1 = Kuhinjska tehtnica s kazalcem, ki označuje težo
 | caption1 = Meritev ''teže'' – gravitacijskega privlaka merjenega objekta, ki povzroči deformacijo vzmeti
 | image2 = HK Museum of History Steelyard balance.JPG
 | alt2 = Ravnotežna tehtnica.
 | caption2 = Meritev ''mase'' – gravitacijska sila na merjen objekt se primerja z gravitacijsko silo na uteži z znano maso
}}
Kilogram je enota ''mase'', lastnosti, ki jo bolj običajno opisujemo z našim dojemanjem ''[[teža|teže]]'' predmeta. Masa je [[inercija|inercijska]] sila; to pomeni, da je povezana s težnjo mirujočega predmeta, da ostane v mirovanju oz. premikajočega se predmeta, da se premika s konstantno [[hitrost]]jo, če nanj ne deluje nobena [[sila]]. Skladno z [[Newtonovi zakoni gibanja|Newtonovimi zakoni gibanja]] in enačbo <math>F = ma</math> (drugi Newtonov zakon), bo objekt z maso (''m'') enega kilograma pričel pospeševati (''a'') s stopnjo 1 m/s², če bo nanj delovala sila ''F'' enega [[newton]]a–približno desetina Zemljinega [[Težni pospešek|težnega pospeška]].<ref name="kvark">{{navedi splet| url=http://www.kvarkadabra.net/2000/01/merjenje-mase/ |title=Merjenje mase |last=Mali |first=Tadej |work=Kvarkadabra |accessdate=8.3.2017}}</ref>

Teža objekta je torej odvisna od jakosti lokalnega [[gravitacijsko polje|težnostnega polja]], masa pa je neodvisna od težnosti, saj je mera količine [[snov]]i, ki jo objekt vsebuje. Skladno s tem za astronavta daleč stran od Zemlje držati kilogramski objekt nad tlemi ne bo predstavljalo nobenega napora (objekt bo breztežen), še vedno pa bo moral uporabiti desetkrat tolikšno silo, da bo premaknil desetkilogramski objekt z enakim pospeškom kot kilogramski objekt.<ref name="kvark"/>

Ker je na vsaki točki na Zemlji teža objekta sorazmerna z njegovo maso, lahko maso izmerimo s primerjavo njegove teže s težo standardnega objekta, ki ima dogovorjeno maso v kilogramih. Ravnotežna tehtnica pokaže razmerje med silo težnosti, ki deluje na oba objekta, to razmerje pa je enako razmerju mas obeh objektov.<ref name="kvark"/>

== Zgodovina ==
Zamisel uporabe prostorninske enote vode za definiranje enote mase je predlagal angleški filozof [[John Wilkins]] leta 1668, kot način, kako bi povezali fizikalni količini maso in [[dolžina|dolžino]].<ref name=Wilk1>{{cite web|url=http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf |title=An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language |last=Wilkins |first=John |year=1668 |format=PDF |accessdate=3.4.2011}} ([http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationShort.pdf transkripcija v sodobni angleščini])</ref> 7. aprila 1795 je bil po odredbi [[Francija|francoske]] vlade [[gram]] definiran kot absolutna teža količine čiste vode, enake kocki s stranico stotine metra in pri temperaturi taljenja ledu.<ref name="decree">{{navedi dokument
| url = http://smdsi.quartier-rural.org/histoire/18germ_3.htm
| title = Décret relatif aux poids et aux mesures.
| date = 7.4.1795
| quote = ''Gramme'', le poids absolu d'un volume d'eau pure égal au cube de la centième partie du mètre, et à la température de la glace fondante.
}}</ref>

=== ''Kilogramme des Archives'' ===
[[Slika:Arago kilogram.jpg|thumb|upright=1.3|Aragojev kilogram, natančna replika ''Kilogramme des Archives'', ki jo je naročila ameriška vlada leta 1821. Izdelavo je nadzoroval francoski fizik [[François Jean Dominique Arago|François Arago]], predmet pa je nato služil kot prvi ameriški standard za maso do leta 1889, ko so ZDA prešle na primarne metrične standarde in prejele svoja sedanja prototipna kilograma, K4 in K20.]]
Ker se v praksi običajno trguje s predmeti, ki so mnogo masivnejši od enega grama, in ker bi bil standard, osnovan na večji količini vode, nepriročen ter nestabilen, je regulacija trgovanja zahtevala izdelavo ''praktične realizacije'' na vodi osnovane definicije mase. Zato so Francozi izdelali začasni standard v obliki kovinskega predmeta s tisočkratno maso grama – kilogram. Hkrati so zadolžili fizike, naj natančno določijo maso kubičnega decimetra (litra) vode.<ref group="Op.">

Isti odlok je definiral liter: »Liter: mera prostornine, tako za kapljevine kot trdnine, za katerega bi bil [[izpodriv]] enak kot pri kocki [s stranicami] ene desetine metra.« V izvirniku: {{lang|fr|''Litre'', la mesure de capacité, tant pour les liquides que pour les matières sèches, dont la contenance sera celle du cube de la dixièrne partie du mètre.}}</ref><ref name="decree" /> V prvotnem odloku je bila določena voda pri 0{{nbsp}}°C — najstabilnejši ''temperaturni'' točki, francoski kemik [[Louis Lefèvre-Gineau]] in italijanski prirodoslovec [[Giovanni Fabbroni]] pa sta po več letih raziskav leta 1799 spremenila standard, da je določal vodo pri najstabilnejši ''gostotni'' točki, torej temperaturi, pri kateri voda doseže največjo [[gostota|gostoto]], takrat izmerjeno pri 4{{nbsp}}°C.<ref group="Op.">Natančnejše sodobne meritve so to točko postavile pri 3,984{{nbsp}}°C.</ref><ref>
{{cite web
| title = L'histoire du mètre, la détermination de l'unité de poids
| url = http://histoire.du.metre.free.fr/fr/index.htm
}}</ref> Dognala sta, da znaša masa kubičnega metra vode pri največji gostoti 99,9265 % mase začasnega kilograma, izdelanega štiri leta prej.<ref group="Op.">Začasni kilogram je bil izdelan skladno s preliminarno, nenatančno meritvijo gostote vode, ki sta jo prej opravila [[Antoine Lavoisier]] in [[René Just Haüy]], ter pokazala, da ima kubični decimeter destilirane vode pri 0{{nbsp}}°C maso 18.841 grainov v francoskem merskem sistemu ''poids de marc''. Lavoisier in Haüy sta bila sicer člana ''Akademije'', strokovnega telesa, ki mu je vlada ob sprejetju [[metrični sistem enot|metričnega sistema]] naložila tudi natančno določitev mase kubičnega decimetra vode, vendar dela nista dokončala, saj sta bila malo pred koncem [[Maximilien Robespierre|Robespierrove]] [[vladavina terorja|vladavine terorja]] v zadnji fazi [[francoska revolucija|francoske revolucije]] oba aretirana, Lavoisier pa nato celo obglavljen.</ref><ref>
{{navedi knjigo | last = Zupko | first = Ronald Edward | title = Revolution in Measurement: Western European Weights and Measures Since the Age of Science | publisher = DIANE Publishing | year = 1990 | isbn = }}</ref> Leta 1799 je bil nato izdelan prototip kilograma, z namenom izenačiti maso kubičnega centimetra vode pri 4{{nbsp}}°C tako natančno, kot je bilo realno možno v tem času. Junija je bil predmet, izdelan iz [[platina|platine]], predstavljen republiškemu arhivu in 10. decembra ratificiran kot ''kilogramme des Archives'', enota kilogram pa definirana kot masa tega predmeta. Kot standard je veljal nadaljnjih 90 let.

== Definicija ==
Od leta 1889 je magnituda kilograma definirana kot masa predmeta, imenovanega mednarodni prototipni kilogram oz. prakilogram, {{jezik-en|International Prototype Kilogram}},<ref name="FirstCGPM">
{{cite web
| publisher = BIPM
| url = http://www.bipm.org/en/CGPM/db/1/1/
| title = Resolution of the 1st CGPM (1889)
}}</ref> v [[metrologija|metrologiji]] običajno okrajšan kot »IPK«. Ker je definicija vezana na konkreten predmet namesto na naravni pojav oz. zakonitost, ki bi se jo dalo neodvisno izmeriti, za razliko od ostalih merskih enot nima [[Negotovost|negotovosti]].<ref>{{navedi splet| url=http://www.mirs.gov.si/si/novinarsko_sredisce/sistem_merskih_enot |title=Sistem merskih enot |publisher=Urad RS za meroslovje |accessdate=19.12.2016}}</ref>

[[Metrska konvencija]], ki je v mednarodnem prostoru formalizirala metrični sistem (predhodnik [[Mednarodni sistem enot|mednarodnega sistema enot]]), je bila podpisana 20. maja 1875, kmalu po tem je bil izdelan IPK. Ta je en od treh cilindrov, ki so jih leta 1879 izdelali pri podjetju [[Johnson Matthey]], ki še zdaj izdeluje skoraj vse replike.<ref>F.J. Smith. "[http://www.platinummetalsreview.com/pdf/pmr-v17-i2-066-068.pdf Standard Kilogram Weights]." ''Platinum Metals Rev.'' 17.2 (1973)</ref><ref>Terry Quinn. ''From Artefacts to Atoms: The BIPM and the Search for Ultimate Measurement Standards''. Oxford University Press. p. 321.</ref> Leta 1883 so njegovo maso primerjali z maso arhivskega kilograma, izdelanega 84 let prej, in ugotovili, da se ne razlikujeta. Uradno je bil nato ratificiran na prvi Generalni konferenci za uteži in mere leta 1889.<ref name="Quinn" />

=== Mednarodni prototipni kilogram ===
[[File:CGKilogram.jpg|thumb|left|Računalniška upodobitev mednarodnega prototipnega kilograma (ob njem [[Palec|palčno]] merilo)]]
IPK je izdelan iz [[zlitina|zlitine]] Pt‑10Ir – 90 % [[platina|platine]] in 10 % [[iridij]]a (masni odstotki), obdelan je v pravilni [[valj]] (višina = premer) s stranico 39,17{{nbsp}}[[milimeter|milimetra]], da ima čim manjšo [[površina|površino]].<ref name="Quinn">{{cite journal|title=New Techniques in the Manufacture of Platinum-Iridium Mass Standards |first=T. J. |last=Quinn |journal=Platinum Metals Review |year=1986 |volume=30 |issue=2 |pages=74–79 |url=http://www.technology.matthey.com/article/30/2/74-79/}}</ref> Robova sta posneta pod štirimi koti (22,5, 45, 67,5 in 79°) za zmanjšanje obrabe. Dodatek iridija, izboljšava napram ''Kilogramme des Archives'', je močno povečal [[trdota|trdoto]], hkrati pa ohranil ostale prednosti platine: izjemno odpornost na [[oksidacija|oksidacijo]], izjemno [[gostota|gostoto]], solidno [[električna prevodnost|električno]] in [[toplotna prevodnost|toplotno prevodnost]] ter nizko [[magnetna susceptibilnost|magnetno susceptibilnost]]. IPK in šest njegovih sestrskih replik hrani BIPM v kletnem trezorju z nadzorovano atmosfero na svojem posestvu [[Pavillon de Breteuil]] na obronku [[Pariz]]a. Uradne replike IPK so na voljo uradnim ustanovam držav članic metrske konvencije kot osnova za nacionalne standarde. Te replike približno vsakih 40 let primerjajo z IPK, s čemer se zagotovi [[sledljivost]] lokalnih meritev.<ref>[http://www.bipm.org/en/scientific/mass/verifications.html Verifications]. Mednarodni urad za uteži in mere. Pridobljeno 4.8.2013</ref>

Sodobne meritve standardnega vzorca vode (»Vienna Standard Mean Ocean Water«)<ref group="Op.">Čista destilirana voda z [[izotop]]sko sestavo, ustrezno povprečju svetovnih oceanov.</ref> so pokazale, da ima gostoto {{nowrap|0,999975 ± 0,000001 kg/L}} pri točki največje gostote (3,984&nbsp;°C) in tlaku ene [[Atmosfera (enota)|atmosfere]] (101.325 [[Paskal|Pa]]).<ref>Izotopska sestava in temperatura po [http://www1.lsbu.ac.uk/water/data.html "List of physicochemical data concerning water"] (London South Bank University), gostota in negotovost po [http://webbook.nist.gov/chemistry/ NIST Standard Reference Database Number 69] (pridobljeno 5.4.2010)</ref> Kubični decimeter vode pri največji gostoti ima torej zgolj 25&nbsp;[[Število delcev na milijon|ppm]] nižjo maso kot IPK. Z drugimi besedami, pred več kot {{age|1799|1|1}} leti je znanstvenikom uspelo izdelati predmet z maso kubičnega decimetra vode pri 4{{nbsp}}°C, z napako ne večjo od mase enega zrna [[riž]]a.

==== Replike ====
[[Slika:National prototype kilogram K20 replica.jpg|thumb|Narodni prototipni kilogram K20, eden od dveh prototipov, ki ju hrani ameriški [[Narodni urad za standarde in tehnologijo]] (NIST) v Gaithersburgu, [[Maryland]], in služita kot primarni standard za vse enote mase in teže v Združenih državah Amerike. Na sliki je razstavna replika kot je običajno hranjena: pod parom zvonastih pokrovov.]]

Replike mednarodnega prototipnega kilograma imajo naslednje oznake:
* Šest uradnih sestrskih replik z oznakami K1, 7, 8(41),<ref group="Op." name="n841">Prototip št. 8(41) so po pomoti ožigosali s številko 41, njegova oprema pa nosi pravilno številko 8. Ker prototip, označen s številko 8, ne obstaja, zdaj tega označujejo z 8(41).</ref> 32, 43 in 47.<ref>[http://www.bipm.org/en/scientific/mass/pictures_mass/vault.html The international prototype of the kilogram and its six official copies]. Mednarodni urad za uteži in mere</ref> Hrani jih BIPM v svojem trezorju.
* Deset delovnih replik, od tega osem (9, 31, 42′, 63, 77, 88, 91 in 650<ref group="Op." name="n650">Številke 42′, 77 in 650 se imenujejo »standardi« namesto »prototipi«, saj so rahlo lažji, ker je bilo ob njihovi izdelavi odstranjenega malo preveč materiala. Razen dejstva, da so več kot 1&nbsp;mg pod nominalno maso 1&nbsp;kg, so identični prototipom in jih uporabljajo za rutinske kalibracije.</ref>) za rutinsko uporabo in dve (25 in 73) za posebne potrebe.<ref name="Stock">{{navedi revijo |title=Calibration campaign against the international prototype of the kilogram in anticipation of the redefinition of the kilogram part I: comparison of the international prototype with its official copies |first1=Michael |last1=Stock |first2=Pauline |last2=Barat |first3=Richard S. |last3=Davis |first4=Alain |last4=Picard |first5=Martin J. T. |last5=Milton |journal=[[Metrologia]] |volume=52 |issue=2 |pages=310&ndash;316 |date=24.3.2015 |doi=10.1088/0026-1394/52/2/310}}</ref> Hrani jih BIPM v svojem trezorju.
* Nacionalni prototipi, hranijo jih:<ref name="Girard">{{navedi revijo |title=The Third Periodic Verification of National Prototypes of the Kilogram (1988–1992) |author=Girard, G. |journal=Metrologia |volume=31 |issue=4 |year=1994 |pages=317–336 |doi=10.1088/0026-1394/31/4/007 |bibcode=1994Metro..31..317G}}</ref><ref>{{navedi splet |url=http://www.bipm.org/en/scientific/mass/certificates.html |title=Calibration and characterization certificates: Mass |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |accessdate=4.8.2013}}</ref><ref>{{navedi dokument |url=http://www.bipm.org/utils/en/pdf/services_mass.pdf |title=Some BIPM calibrations and services in mass and related quantities |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |accessdate=19.12.2016}}</ref><ref>{{navedi splet |url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/DIR2011/complete2011.pdf |title=Director's Report on the Activity and Management of the International Bureau of Weights and Measures; Supplement: scientific Departments |last1=Picard |first1=A. |date=Februar 2012 |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere. Pridobljeno 4.8.2013 |accessdate=3.8.2013}}</ref> [[Avstralija]] (44 in 87), [[Avstrija]] (49), [[Belgija]] (28 in 37), [[Brazilija]] (66), [[Češka]] (67), [[Danska]] (48), [[Egipt]] (58), [[Finska]] (23), [[Francija]] (35), [[Indija]] (57), [[Indonezija]] (46), [[Izrael]] (71), [[Italija]] (5 in 76), [[Japonska]] (6 in 94), [[Južna Koreja]] (39, 72 in 84), [[Kanada]] (50 in 74), [[Kazahstan]], [[Kenija]] (95), [[Ljudska republika Kitajska]] (60 in 64; 75 v [[Hong Kong]]u), [[Madžarska]] (16), [[Mehika]] (21, 90 in 96), [[Nemčija]] (52, 55 in 70), [[Nizozemska]] (53), [[Norveška]] (36), [[Pakistan]] (93), [[Poljska]] (51), [[Portugalska]] (69), [[Republika Južna Afrika]] (56), [[Romunija]] (2), [[Rusija]] (12 in 26<ref>{{Citation |url=http://slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Килограмм/ |script-title=ru:Килограмм |trans_title=Kilogram |quote=Из 40 изготовленных копий прототипа две (№12 и №26) были переданы России. Эталон №12 принят в СССР в качестве государственного первичного эталона единицы массы, а №26 — в качестве эталона-копии. |accessdate=28.12.2013|language=ru }}</ref>), [[Severna Koreja]] (68), [[Singapur]] (83), [[Slovaška]] (41 in 65), [[Srbija]] (11 in 29), [[Španija]] (24 in 3), [[Švedska]] (86), [[Švica]] (38 in 89), [[Tajska]] (80), [[Tajvan]] (78), [[Turčija]] (54<ref>{{navedi splet |url=http://www.ume.tubitak.gov.tr/tr/hizmetlerimiz/kutle-laboratuvarlari |title=Kütle Laboratuvarları |publisher=Narodni inštitut za metrologijo TÜBİTAK |accessdate=19.12.2016}}</ref>), [[Združene države Amerike]] (20,<ref name="Jabbour">{{navedi revijo |title=The Kilogram and Measurements of Mass and Force |author1=Jabbour, Z.J. |author2=Yaniv, S.L. |url=http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/106/1/j61jab.pdf |journal=Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology |date=2001 |volume=106|page=26 |doi=10.6028/jres.106.003}}</ref> 4, 79, 85 in 92) ter [[Združeno kraljestvo Velike Britanije in Severne Irske|Združeno kraljestvo]] (18,<ref>{{navedi splet| url=http://ukma.org.uk/first-kg-prototype |title=Making the first international kilograms and metres |publisher=National Physical Laboratory |accessdate=19.12.2016}}</ref> 81 in 82).
* Dodatne replike, ki jih hranijo nevladne organizacije, kot sta [[Francoska akademija znanosti]] v Parizu (34) in Istituto di Metrologia G. Colonnetti v Torinu (62).<ref name="Girard"/>

Zaradi omejitev proizvodnih postopkov nima nobena replika mase povsem enake kot IPK; njihove mase ob izdelavi kalibrirajo in dokumentirajo odmik od kilograma, kar nato upoštevajo nacionalni uradi za meroslovje pri kalibracijah, izvedenih s temi replikami. Najbližje je madžarska replika K16 pri {{Brez preloma|1 kg +12 µg}}.<ref name="Girard"/> Odmiki se lahko s časom tudi spreminjajo iz različnih vzrokov, zato morajo kalibracije nacionalnih prototipov občasno ponavljati. Za primer, ameriški primarni standard K20 je imel ob izdelavi leta 1889 uradno maso {{Brez preloma|1 kg − 39 μg}}. Ponovno preverjanje leta 1948 je pokazalo {{Brez preloma|1 kg − 19 µg}}, zadnje preverjanje leta 1989 pa spet enako kot ob izdelavi. Za razliko od tovrstnih prehodnih razlik je ameriški delovni standard K4 konstantno izgubljal maso v primerjavi z IPK. Razlog je verjetno ta, da se delovni standardi uporabljajo mnogo pogosteje od primarnih, zato so bolj izpostavljeni obrabi. K4 je imel leta 1889 uradno maso {{Brez preloma|1 kg − 75 µg}}, leta 1989 maso {{Brez preloma|1 kg − 106 µg}} in deset let kasneje maso {{Brez preloma|1 kg − 116 µg}}. To pomeni, da je v 110 letih izgubil 41 µg v primerjavi z IPK.<ref name="Jabbour"/>

[[Slovenija]] ni polnopravna članica Generalne konference za uteži in mere in nima lastnega prototipa. Urad RS za meroslovje, ki deluje pod okriljem Ministrstva za gospodarski razvoj in tehnologijo, namesto tega vzdržuje nacionalni etalon za maso. Sledljivost tega do IPK in s tem mednarodno priznanost meritev zagotavlja z izmenično kalibracijo treh kilogramskih uteži iz nerjavnega [[jeklo|jekla]] v »izbranem evropskem nacionalnem meroslovnem inštitutu«, ki ima ustrezne kalibracijske zmogljivosti (CMC).<ref>{{navedi splet| url=http://www.mirs.gov.si/si/delovna_podrocja/nacionalni_meroslovni_sistem/sistem_nacionalnih_etalonov/masa_in_izpeljane_velicine/nacionalni_etalon_za_maso/ |title=Nacionalni etalon za maso |publisher=Urad RS za meroslovje |accessdate=19.12.2016}}</ref>

==== Kalibracija ====
[[Slika:MassStandards 003.jpg|thumb|left|Rueprechtova tehtnica]]
Za primerjanje mase IPK z replikami pri BIPM uporabljajo ravnotežne tehtnice. Najprej je v ta namen služila tehtnica z dvema pladnjema, povezanima s prečnikom, ki so jo izdelali pri dunajskem podjetju Rueprecht.<ref name="Quinn1992">{{navedi knjigo |author=Quinn, Terry J. |year=1992 |chapter=Recent advances in mass standards and weighing and perspectives for a new definition of the kilogram |title=Metrology at the Frontiers of Physics and Technology |publisher=Elsevier |isbn=9780444597830 |pages=169–210}}</ref>

Skoraj sto let staro Rueprechtovo tehtnico so leta 1973 zamenjali s tehtnico NBS-2, izdelano pri ameriškem Narodnem uradu za standarde (NBS, zdaj [[Narodni urad za standarde in tehnologijo]], NIST). [[Standardni odklon]] meritve razlike mase dveh predmetov s to tehtnico znaša približno 1 µg. NBS je tehtnico dal v uporabo BIPM leta 1970. V dveh letih so jo pazljivo namestili v izolirano komoro v Sevresu in po zagotovitvi toplotne stabilnosti leta 1973 predali v uporabo. Z njo so nato opravljali kalibracijo nacionalnih prototipov in tudi periodično preverjanje leta 1989. Ta tehtnica ima pladenj za šest replik, ki jih primerja s standardom po parih, in ima konstantno obremenitev, kar poveča stabilnost ter [[obnovljivost]] meritev.<ref name="Jabbour"/><ref>{{navedi knjigo |last1=Jones |first1=Frank E. |last2=Schoonover |first2=Randall M. |year=2002 |title=Handbook of Mass Measurement |publisher=CRC Press |isbn=9781420038453 |pages=17–20}}</ref><ref>{{navedi knjigo |editor-last1=Page |editor-first1=Chester H. |editor-last2=Vigoureux |editor-first2=Paul |title=The International Bureau of Weights and Measures, 1875-1975 |publisher=Nacionalni urad za standarde |year=1975}}</ref>

Od leta 1992 uporabljajo druge tehtnice, bodisi komercialno dostopne, bodisi razvite pri BIPM.<ref name="Jabbour"/>

Točnost kalibracije je omejena z negotovostjo, ki izvira iz omejitev konstrukcije tehtnice, pa tudi drugih fizikalnih pojavov. Že plast adsorbirane [[voda|vode]], debela samo eno molekulo, bi povečala maso prototipa za 2 µg. Nezanemarljiva neznanka je celo zračni [[vzgon]]. Negotovost primerjanja mas verjetno znaša med 2 in 20 µg.<ref name="Quinn1992"/>

==== Stabilnost ====
[[slika:DeviationsFromIPK.svg|thumb|400px|Razhajanje mas prototipov v primerjavi IPK po času, brez začetnih razlik.<ref name="Girard"/> Masa IPK je vzeta kot referenčna (označena s <math>K</math>), vključeni so nacionalni prototipi K21–K40 in sestrski repliki K32 ter K8(41). Skoraj vsi so pridobili maso v primerjavi z IPK. Močno izstopa K39, sprva dodeljen Japonski, po drugi svetovni vojni pa Južni Koreji, ki je izgubil kar 665{{nbsp}}µg v primerjavi z IPK.]]
Spreminjanje absolutne mase mednarodnega prototipnega kilograma je nemogoče zanesljivo ugotoviti, saj ne obstaja hierarhično nadrejen standard, s katerim bi ga bilo mogoče primerjati. Možno ga je le oceniti s primerjavo njegove mase z masami več njegovih uradnih replik, ki jih hranijo drugje po svetu. Postopek, imenovan »periodično preverjanje«, je bil skozi zgodovino opravljen le trikrat, v letih 1889, 1948 in 1989. V ta namen uporabljajo množico nacionalnih prototipov iz prve serije, ki so izdelani iz iste zlitine kot IPK in jih hranijo pod podobnimi pogoji, hkrati pa jih kot primarne nacionalne standarde le redko uporabljajo. Po tretjem preverjanju je postalo jasno, da so se mase množice prototipov pričele neizbežno razhajati, hkrati pa je IPK v primerjavi z uradnimi replikami izgubil okrog 50{{nbsp}}µg ali celo več.<ref name="Girard" /><ref name="Redef">{{navedi revijo |title=Redefinition of the kilogram: a decision whose time has come |url=http://portal.acs.org/preview/fileFetch/C/CNBP_024130/pdf/CNBP_024130.pdf |first1=Ian M. |last1=Mills |first2=Peter J. |last2=Mohr |first3=Terry J. |last3=Quinn |first4=Barry N. |last4=Taylor |first5=Edwin R. |last5=Williams |journal=Metrologia |volume=42 |issue=2 |date=April 2005 |pages=71–80 |doi=10.1088/0026-1394/42/2/001 |accessdate=November 25, 2009|bibcode = 2005Metro..42...71M }}</ref> Razlog za to razhajanje fizikom še ni poznan, obstaja pa več [[teorija|teorij]]. Samo obraba je malo verjetna, saj bi za tako razliko moral IPK izgubiti 150×10<sup>15</sup> več atomov v sto letih kot replike. Po drugi teoriji naj bi bila razlika posledica dejstva, da je ''pridobil manj'' kot replike. IPK namreč hranijo pokritega s tremi steklenimi zvoni, replike pa samo s po dvema. Platina ima močno afiniteto do [[živo srebro|živega srebra]], ki je kot kontaminant mnogo pogostejši v ozračju kot nekoč. Glavni vir živega srebra v ozračju je kurjenje [[premog]]a, pri tem pa v Franciji, kjer je IPK hranjen, večino električne energije pridobijo z [[jedrska elektrarna|jedrskimi elektrarnami]]. Vendar ta teorija ne razloži vseh odstopanj in tudi ostale so bodisi malo verjetne, bodisi je za zaključke premalo podatkov.<ref>{{Cite journal |title=The SI unit of mass |url=http://charm.physics.ucsb.edu/courses/ph21_05/kilogrampaper.pdf |first=Richard |last=Davis |journal=Metrologia |volume=40 |issue=6 |date=December 2003 |pages=299–305 |doi=10.1088/0026-1394/40/6/001 |accessdate=November 25, 2009 |bibcode=2003Metro..40..299D }}</ref><ref name="Davis85">{{Cite journal |title=Recalibration of the U.S. National Prototype Kilogram |author=R. S. Davis |journal=Journal of Research of the National Bureau of Standards |volume=90 |issue=4 |date=July–August 1985 |url=http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/jres/090/4/V90-4.pdf}}</ref><ref name="conjecture">''Conjecture why the IPK drifts'', R.&nbsp;Steiner, NIST, Sep 11, 2007.</ref> Ne glede na vzrok razlik ne vemo, kako se masa IPK danes razlikuje od njegove mase leta 1889.

Ker IPK in njegove replike hranijo na zraku (četudi pod zvonastimi pokrovi), se njihova masa počasi, a občutno povečuje že zaradi [[adsorpcija|adsorpcije]] onesnažil iz zraka na površino. BIPM je zato razvil postopek čiščenja, v veljavi od leta 1946, ki vključuje temeljito drgnjenje s krpo iz [[semiš]]a, omočeno z mešanico [[dietil eter|etra]] in [[etanol]]a, ki mu sledi parno čiščenje z dvojno destilirano vodo. Prototip nato počiva 7–10 dni pred preverjanjem.<ref>{{navedi dokument |title=The washing and cleaning of kilogram prototypes at the BIPM |url=http://www.bipm.org/utils/en/pdf/Monographie1990-1-EN.pdf |first=G. |last=Girard |date=Oktober 1990 |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere}}</ref> Čiščenje odstrani 5–60{{nbsp}}µg kontaminantov, kar je odvisno predvsem od časa, odkar je bil nazadnje očiščen. Z drugim čiščenjem takoj po prvem se lahko masa zmanjša še za nadaljnjih 10 % prvega zmanjšanja, iz česar sklepajo, da nadaljnja čiščenja ne bi imela merljivih učinkov. Po čiščenju pričnejo prototipi spet pridobivati maso; BIPM je razvil [[model (znanost)|model]], po katerem prototip povprečno pridobi 1,11{{nbsp}}µg na mesec v prvih treh mesecih po čiščenju, nato pa približno 1{{nbsp}}µg na leto.<ref name="Jabbour"/> Ta model se uporablja kot korekcijski faktor, saj delovnih standardov ne čistijo ob vsaki kalibraciji – to bi predstavljalo preveliko tveganje za poškodbe.

=== Predlogi za novo definicijo ===
Od leta 1960, ko je bil [[meter]] redefiniran na osnovi valovne dolžine [[svetloba|svetlobe]], ki jo oddajajo vzbujeni [[kripton]]ovi atomi, je kilogram edina enota, ki je še vedno osnovana na fizičnem predmetu.<ref>{{navedi dokument| title=The International System of Units (SI) |edition=8. |year=2006 |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |isbn=92-822-2213-6 |pages=112}}</ref> Zaradi kompleksnosti in s tem nestabilnosti tako velikega predmeta kot je IPK, nastajajo vedno večji izzivi, saj napredek tehnike (na primer [[nanotehnologija|nanotehnologije]] in [[farmacija|farmacije]]) ter znanosti zahteva vedno natančnejše merjenje mase in je negotovost v definiciji kilograma vedno pomembnejši dejavnik. Hkrati kot unikaten fizičen predmet IPK predstavlja ranljivost za celoten mednarodni sistem enot, saj ga lahko kdo poškoduje ali ukrade. Zato je Mednarodni komite za uteži in mere (CIPM) na svojem 94. zasedanju leta 2005 podal priporočilo za uvedbo nove definicije, ki bi temeljila na neodvisno merljivih naravnih konstantah.<ref>{{navedi dokument |url=http://www.bipm.org/cc/CIPM/Allowed/94/CIPM-Recom1CI-2005-EN.pdf |date=7.10.2005-10-07 |title=Preparative steps towards new definitions of the kilogram, the ampere, the kelvin and the mole in terms of fundamental constants |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere}}</ref> Leta 2011 je CIPM sprejel sklep, da predlaga novo definicijo kilograma, izraženega s [[Planckova konstanta|Planckovo konstanto]]. Ta povezuje [[energija|energijo]] delca z njegovo [[frekvenca|frekvenco]], prek enačbe [[E = mc²]] pa na koncu z maso. Mišljeno je, da bi z meritvami določili, kolikšen mnogokratnik Planckove konstante ustreza masi IPK in nato to vrednost postavili za definicijo kilograma. Komite je še predlagal, da se morajo v zadostni meri ujemati tri neodvisne meritve, dve od katerih uporabljata različna pristopa.<ref name="Gibney2015"/>

Tehnologija, uporabna v ta namen, obstaja že od 1970. let, težave pa so bile s [[ponovljivost]]jo, [[točnost in natančnost|natančnostjo]] in medsebojnim ujemanjem meritev. Šele leta 2014 so tri sodelujoče raziskovalne skupine dosegle dovoljšnjo stopnjo ujemanja meritev, leta 2015 pa je odbor [[CODATA]], ki računa vrednost Planckove konstante, objavil novo poročilo, da so znižali negotovost svoje ocene na 12 [[Število delcev na milijardo|ppb]] in zadostili zahtevam CIPM. Zaenkrat je v načrtu, da bo po dodatnem preverjanju nova definicija sprejeta na naslednji Generalni konferenci za uteži in mere leta 2018.<ref name="Gibney2015"/>

Izbrana pristopa sta:<ref name="Gibney2015"/>
* '''Wattova tehtnica'''. Izmeri maso prototipa z [[Elektromagnetna interakcija|elektromagnetno silo]], prek te pa Planckovo konstanto. Za kalibracijo uporablja dve temeljni lastnosti narave, [[Josephsonov pojav|Josephsonov]] in [[Hallov pojav]].
* '''Štetje atomov'''. V ta namen so raziskovalci izdelali dve krogli iz [[silicij]]a, ki se ujemata s težo IPK in sta med najpopolnejšimi kroglami na svetu. Z določitvijo števila [[atom]]ov v teh kroglah so izračunali natančno vrednost [[Avogadrova konstanta|Avogadrove konstante]], ki je v neposredni zvezi s Planckovo.
BIPM bo izdelal tudi protokol, ki bo omogočil uporabo nove definicije tudi brez Wattove tehtnice ali popolnih silicijevih krogel.

== Mnogokratniki ==
Predpon [[mednarodni sistem enot|mednarodnega sistema enot]] ni dovoljeno kombinirati zaporedno, zato se v tem primeru dodajajo [[gram]]u, ne osnovni enoti kilogramu, ki že ima predpono. Zaradi tega je na primer ena milijoninka kilograma 1{{nbsp}}mg (en miligram), ne 1{{nbsp}}µkg (en mikrokilogram).<ref>{{navedi splet| url=http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/section1-4.html |title=Coherent units, derived units with special names, and the SI prefixes |work=SI Brochure: The International System of Units |year=2006 |edition=8. |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |accessdate=15.2.2016}}</ref>

{|class="wikitable" style="text-align:center;"
|+mnogokratniki SI za gram (g)
|-
! colspan="3" | deli
| rowspan="12" |
! colspan="3" | večkratniki
|-style="background:#d4d4d4;" 
! vrednost
! znak SI
! ime
! vrednost
! znak SI
! ime
|-
|-
| 10<sup>-1</sup> g
| dg
| decigram
| 10<sup>1</sup> g
| dag
| dekagram
|-
| 10<sup>-2</sup> g
| cg
| centigram
| 10<sup>2</sup> g
| hg
| hektogram
|-
| 10<sup>-3</sup> g
| mg
| miligram
| 10<sup>3</sup> g
| kg
| '''kilogram'''
|-
| 10<sup>-6</sup> g
| µg
| mikrogram
| 10<sup>6</sup> g
| Mg
| megagram ('''[[tona]]''')
|-
| 10<sup>-9</sup> g
| ng
| nanogram
| 10<sup>9</sup> g
| Gg
| gigagram
|-
| 10<sup>-12</sup> g
| pg
| pikogram
| 10<sup>12</sup> g
| Tg
| teragram
|-
| 10<sup>-15</sup> g
| fg
| femtogram
| 10<sup>15</sup> g
| Pg
| petagram
|-
| 10<sup>-18</sup> g
| ag
| atogram
| 10<sup>18</sup> g
| Eg
| eksagram
|-
| 10<sup>-21</sup> g
| zg
| zeptogram
| 10<sup>21</sup> g
| Zg
| zetagram
|-
| 10<sup>-24</sup> g
| yg
| joktogram
| 10<sup>24</sup> g
| Yg
| jotagram
|}

=== Druge posebnosti ===
* V [[farmacija|farmaciji]] in industriji [[prehransko dopolnilo|prehranskih dopolnil]] je priporočena uporaba okrajšave »mcg« namesto »µg« za mikrogram, če sploh katere, saj se simbol za [[mikro]] včasih slabo vidi na etiketah in ga je možno zamenjati za m – torej miligram, kar bi lahko vodilo v tisočkratno napako pri doziranju.<ref>{{navedi splet| url=http://www.hc-sc.gc.ca/dhp-mps/prodpharma/applic-demande/guide-ld/label_guide_ld-eng.php |title=Guidance Document: Labelling of Pharmaceutical Drugs for Human Use |work=Health Canada |accessdate=15.2.2016}}</ref><ref>{{navedi dokument |url=https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/474366/Best_practice_guidance_labelling_and_packaging_of_medicines.pdf |title=Best practice guidance on the labelling and packaging of medicines |publisher=Medicines & Healthcare products Regulatory Agency |accessdate=15.2.2016}}</ref>
* Dekagram se v Evropi včasih okrajšuje tudi kot »dkg«, skladno z izgovorjavo, pogosto se uporablja denimo za odmerjanje postrežnih živil v trgovinah (salama, sir,...).
* Uporaba imena »megagram« je zelo redka, običajno v tehniki, pa še to le v primerih, kjer se pričakuje popolna skladnost s standardom SI. Namesto njega je skoraj povsod v uporabi ime »tona«. Tono in njen simbol »t« je CIPM sprejel leta 1879 kot ne-SI enoto, sprejemljivo za uporabo s sistemom SI. V [[angleščina|angleško]] govorečih deželah zanjo uporabljajo tudi ime »metrična tona« (''metric ton'').<ref>{{navedi splet| url=http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/table6.html |title=Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants (contd.); table 6 |work=SI Brochure: The International System of Units |year=2006 |edition=8. |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |accessdate=15.2.2016}}</ref>

== Razmerje z ostalimi enotami SI ==
[[Slika:SI base unit.svg|thumb|right|240px|Soodvisnost osnovnih enot SI; magnituda treh osnovnih in množice izpeljanih enot SI je tesno povezana z maso {{age|1879|1|1}} let starega kovinskega valja, spravljenega v trezorju v Franciji.]]
Stabilnost IPK je ključna, saj je kilogram eden od temeljev za velik del trenutne strukture [[Mednarodni sistem enot|mednarodnega sistema enot]], čigar pomembna vrlina je natančna matematična in logična skladnost enot. S kilogramom so posredno ali neposredno izražene magnitude treh drugih [[osnovna enota SI|osnovnih enot SI]]: [[kandela|kandele]] za [[svetilnost]], [[mol (enota)|mola]] za množino snovi in [[amper]]a za [[električni tok]].<ref>{{navedi splet| url=http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/section2-1.html |title=SI base units |work=SI Brochure: The International System of Units |year=2006 |edition=8. |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |accessdate=8.3.2017}}</ref> Tem nato sledi množica [[Izpeljana enota SI|izpeljanih enot]], ki se uprabljajo za merjenje cele vrste lastnosti narave. [[Newton]] je recimo definiran kot [[sila]], ki jo potrebujemo, da pospešimo maso enega kilograma z enim [[Meter na kvadratno sekundo|metrom na kvadratno sekundo]]. Če se spremeni masa IPK, to sorazmerno spremeni tudi newton. Newton je nato osnova za definicijo enot za električni tok (amper), [[tlak]] ([[paskal]]), [[energija|energijo]] ([[džul]]), [[moč]] ([[vat]]) idr., kaskada odvisnosti pa se nato nadaljuje še dalje (amper in vat na primer definitrata enoto [[volt]] za [[Električna napetost|napetost]], ta pa nato skupaj s [[sekunda|sekundo]] enoto [[Weber (enota)|weber]] za [[magnetni pretok]]).<ref>{{navedi splet| url=http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/section2-2.html |title=SI derived units |work=SI Brochure: The International System of Units |year=2006 |edition=8. |publisher=Mednarodni urad za uteži in mere |accessdate=8.3.2017}}</ref>

Vendar pa se ''definicije'' vseh drugih enot SI razlikujejo od njihovih ''praktičnih realizacij'', kar sistemu daje stopnjo abstrakcije in zato vpliv morebitnih sprememb ni neposreden ter takojšen. Zelo majhne spremembe IPK so znotraj mere negotovosti pri določanju ostalih enot, če pa bi bilo nedvoumno ugotovljeno neskladje, bi ga za ohranitev skladnosti sistema SI morali izravnati. Ena od rešitev bi bila preprosto spremeniti definicijo kilograma s pribitkom kompenzacijske vrednosti IPK, kar sedaj uporabljajo za njegove replike. Edina zares dolgoročna rešitev pa je ukinitev odvisnosti sistema od fizičnega predmeta z uvedbo nove definicije, osnovane na neki temeljni in nespremenljivi naravni zakonitosti, ki bi bila neodvisno merljiva. Mednarodne organizacije za meroslovje z BIPM na čelu si za to prizadevajo že več kot deset let.

== Opombe ==
{{sklici|group=Op.}}

== Sklici ==
{{sklici|2}}

== Zunanje povezave ==
{{Wikislovar|kilogram|Kilogram}}
* {{kategorija v Zbirki-medvrstično}}
* [http://www.bipm.org/en/bipm/mass/prototype.html International prototype of the kilogram]. Mednarodni urad za uteži in mere

{{normativna kontrola}}
{{zvezdica}}
[[Kategorija:Enote za maso]]
[[Kategorija:Osnovne enote SI]]