Kilogramme

Le kilogramme (également kilogramme ^[1] ) est l’ unité de base de masse dans le système international d’unités (SI), le système métrique , ayant le symbole d’unité kg . C’est une mesure largement utilisée dans la science, l’ingénierie et le commerce dans le monde entier, et est souvent simplement appelée familièrement un kilo . Cela signifie ‘mille grammes ‘.

Kilogramme
Kilogramme maintenu par la Conférence générale des poids et mesures
informations générales
Système d’unité	Unité de base SI
Unité de	Masse
Symbole	kg
Conversions
1kg en…	… est égal à …
Avoirdupois	≈ 2.204 623 livres [Remarque 1]
Gravitationnel britannique	≈ 0,0685 limaces

Le kilogramme est défini en termes de seconde et de mètre , tous deux basés sur des constantes fondamentales fixes de la nature. ^{[2] [3]} Cela permet à un laboratoire de métrologie correctement équipé d’étalonner un instrument de mesure de masse tel qu’une balance Kibble comme étalon principal pour déterminer une masse exacte en kilogrammes.

Le kilogramme a été initialement défini en 1795 comme la masse d’un litre d’ eau . La définition actuelle d’un kilogramme est conforme à cette définition originale à moins de 30 Parties par million .

En 1799, le Kilogramme des Archives en platine le remplace comme étalon de masse. En 1889, un cylindre de platine-iridium , le prototype international du kilogramme (IPK), est devenu l’étalon de l’unité de masse pour le système métrique et le resta jusqu’en 2019. ^[4] Le kilogramme était la dernière des unités SI être défini par un artefact physique, bien que les masses de précision en kilogrammes restent utilisées comme étalons secondaires à des fins ordinaires.

Définition

Le kilogramme est défini en fonction de trois constantes physiques fondamentales : la vitesse de la lumière c , une fréquence de transition atomique spécifique Δ ν _Cs et la constante de Planck h .

Selon la Conférence générale des poids et mesures (CGPM)

Le kilogramme, symbole kg, est l’unité SI de masse. Il est défini en prenant la valeur numérique fixe de la constante de Planck h comme étant6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴ lorsqu’il est exprimé dans l’unité J⋅s, qui est égale à kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , où le mètre et la seconde sont définis en termes de c et Δ ν _Cs .

— CGPM ^{[5] [6]}

Une balance Kibble est utilisée pour mesurer un kilogramme avec de l’électricité et du magnétisme.

Défini en fonction de ces unités, le kg est formulé comme suit : ^[7]

kg =(299 792 458 ) ²/(6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴ )(9 192 631 770 ) h ∆ ν _Cs/c ²≈ (1,475 5214 × 10 ⁴⁰ ) h ∆ ν _Cs/c ².

Cette définition est globalement cohérente avec les définitions précédentes : la masse reste à moins de 30 ppm de la masse d’un litre d’eau. ^[8]

Chronologie des définitions précédentes

Une réplique du Prototype International du Kilogramme exposée à la Cité des Sciences et de l’Industrie , munie de la double cloche de protection. L’IPK a servi d’étalon principal pour le kilogramme jusqu’en 2019.

• 1793 : La tombe (le précurseur du kilogramme) a été définie comme la masse de 1 litre (dm ³ ) d’eau, qui a été déterminée à 18 841 grains . ^[9]
• 1795 : le gramme ( ^1/1000 de _{kilogramme ) est provisoirement défini comme la masse d’un} centimètre cube d’eau au point de fusion de la glace. ^[dix]
• 1799 : Le Kilogramme des Archives est fabriqué en tant que prototype. Il avait une masse égale à la masse de 1 dm ³ d’eau à la température de sa densité maximale, qui est d’environ 4 °C .
• 1875–1889 : La Convention du Mètre est signée en 1875, conduisant à la production du Prototype International du Kilogramme (IPK) en 1879 et à son adoption en 1889.
• 2019 : Le kilogramme a été défini en fonction de la constante de Planck telle qu’approuvée par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) le 16 novembre 2018.

Nom et terminologie

Le kilogramme est la seule unité SI de base avec un Préfixe SI ( kilo ) dans son nom. Le mot kilogramme ou kilogramme est dérivé du français kilogramme , ^[11] qui était lui-même une monnaie savante, préfixant la racine grecque de χίλιοι khilioi “mille” à gramma , un terme latin tardif pour “un petit poids”, lui-même du grec γράμμα . ^[12] Le mot kilogramme est inscrit dans la loi française en 1795, par le décret du 18 germinal , ^[13]qui a révisé le système provisoire d’unités introduit par la Convention nationale française deux ans plus tôt, où le gravet avait été défini comme le poids ( poids ) d’un centimètre cube d’eau, égal à 1/1000 d’une tombe . ^[14] Dans le décret de 1795, le terme gramme remplace ainsi gravet , et kilogramme remplace gravet .

L’orthographe française a été adoptée en Grande-Bretagne quand le mot a été utilisé pour la première fois en anglais en 1795, ^{[15] [11]} avec l’orthographe kilogramme étant adoptée aux États-Unis. Au Royaume-Uni, les deux orthographes sont utilisées, le «kilogramme» étant devenu de loin le plus courant. ^[1] La loi britannique réglementant les unités à utiliser lors du commerce en poids ou en mesure n’empêche pas l’utilisation de l’une ou l’autre orthographe. ^[16]

Au 19e siècle, le mot français kilo , un raccourcissement de kilogramme , a été importé dans la langue anglaise où il a été utilisé pour signifier à la fois kilogramme ^[17] et kilomètre. ^[18] Alors que le kilo comme alternative est acceptable, pour The Economist par exemple, ^[19] le système Termium Plus du gouvernement canadien stipule que “l’utilisation du SI (Système international d’unités), suivie dans l’écriture scientifique et technique” ne permet pas son utilisation et il est décrit comme “un nom informel commun” dans le Dictionnaire des unités de mesure de Russ Rowlett. ^{[20] [21]} Lorsque leLe Congrès des États-Unis a donné au système métrique un statut juridique en 1866, il a permis l’utilisation du mot kilo comme alternative au mot kilogramme , ^[22] mais en 1990 a révoqué le statut du mot kilo . ^[23]

Le système SI a été introduit en 1960 et en 1970, le BIPM a commencé à publier la brochure SI , qui contient toutes les décisions et recommandations pertinentes de la CGPM concernant les unités. La brochure SI indique qu'”il n’est pas permis d’utiliser des abréviations pour les symboles d’unités ou les noms d’unités …”. ^{[24] [Remarque 2]}

Le kilogramme devient une unité de base : le rôle des unités pour l’électromagnétisme

C’est principalement à cause des unités d’ électromagnétisme que le kilogramme plutôt que le gramme a finalement été adopté comme unité de masse de base dans le SI. La série de discussions et de décisions pertinentes a commencé à peu près dans les années 1850 et s’est effectivement terminée en 1946. À la fin du XIXe siècle, les «unités pratiques» pour les grandeurs électriques et magnétiques telles que l’ ampère et le volt étaient bien établies dans l’utilisation pratique ( par exemple pour la télégraphie ). Malheureusement, ils n’étaient pas cohérentsavec les unités de base alors en vigueur pour la longueur et la masse, le centimètre et le gramme. Cependant, les «unités pratiques» comprenaient également certaines unités purement mécaniques. En particulier, le produit de l’ampère et du volt donne une unité de puissance purement mécanique , le watt . On a remarqué que les unités pratiques purement mécaniques telles que le watt seraient cohérentes dans un système où l’unité de base de longueur était le mètre et l’unité de base de masse était le kilogramme. Parce que personne n’a voulu remplacer la seconde comme unité de base du temps, le mètre et le kilogramme sont les seulspaire d’unités de base de longueur et de masse telles que (1) le watt est une unité cohérente de puissance, (2) les unités de base de longueur et de temps sont des rapports entiers de puissance de dix au mètre et au gramme (de sorte que le système reste « métrique »), et (3) les tailles des unités de base de longueur et de masse sont pratiques pour une utilisation pratique. ^{[Note 3]} Cela laisserait encore de côté les unités purement électriques et magnétiques : tandis que les unités pratiques purement mécaniques telles que le watt sont cohérentes dans le système mètre-kilogramme-seconde, les unités explicitement électriques et magnétiques telles que le volt, l’ampère , etc ne le sont pas. ^{[Note 5]} La seule façon de faire aussi cesunités cohérentes avec le système mètre-kilogramme-seconde est de modifier ce système d’une manière différente : le nombre de dimensions fondamentales doit passer de trois (longueur, masse et temps) à quatre (les trois précédentes, plus une purement électrique ). ^{[Remarque 6]}

L’état des unités d’électromagnétisme à la fin du XIXe siècle

Au cours de la seconde moitié du XIXe siècle, le système d’unités centimètre-gramme-seconde devenait largement accepté pour les travaux scientifiques, traitant le gramme comme l’unité fondamentale de masse et le kilogramme comme un multiple décimal de l’unité de base formée en utilisant un préfixe métrique. Cependant, à la fin du siècle, il y avait un mécontentement généralisé à l’égard des unités d’électricité et de magnétisme du système CGS. Il y avait deux choix évidents pour les unités absolues. ^{[Note 7]} de l’électromagnétisme : le système ‘électrostatique’ (CGS-ESU) et le système ‘électromagnétique’ (CGS-EMU). Mais les tailles d’ unités électriques et magnétiques cohérentes ne convenaient pas àl’un ou l’autre de ces systèmes ; par exemple, l’unité ESU de résistance électrique , appelée plus tard statohm , correspond à environ9 × 10 ¹¹ ohm , tandis que l’unité EMU, qui a ensuite été nommée abohm , correspond à^10-9 ohms . _ ^{[Remarque 8]}

Pour contourner cette difficulté, un troisième ensemble d’unités a été introduit : les unités dites pratiques . Les unités pratiques ont été obtenues sous forme de multiples décimaux d’unités CGS-EMU cohérentes, choisies de manière à ce que les grandeurs résultantes conviennent à une utilisation pratique et de sorte que les unités pratiques soient, dans la mesure du possible, cohérentes entre elles. ^[27] Les unités pratiques comprenaient des unités telles que le volt , l’ ampère , l’ ohm , etc., ^{[28] [29]} qui ont ensuite été incorporées dans le système SI et qui sont utilisées à ce jour. ^{[Remarque 9]}La raison pour laquelle le mètre et le kilogramme ont ensuite été choisis comme unités de base de longueur et de masse est qu’ils sont la seule combinaison de multiples ou sous-multiples décimaux de taille raisonnable du mètre et du gramme qui peut être rendue cohérente avec le volt, l’ampère , etc.

La raison en est que les grandeurs électriques ne peuvent pas être isolées des grandeurs mécaniques et thermiques : elles sont reliées par des relations telles que courant × différence de potentiel électrique = puissance. Pour cette raison, le système pratique comprenait également des unités cohérentes pour certaines grandeurs mécaniques. Par exemple, l’équation précédente implique que l’ampère × volt est une unité de puissance pratique dérivée cohérente; ^{[Note 10]} cette unité s’appelait le watt . L’unité cohérente d’énergie est alors le watt multiplié par la seconde, qui a été nommé le joule . Le joule et le watt ont également des grandeurs pratiques et sont des multiples décimaux d’unités cohérentes CGS pour l’énergie (l’ erg) et la puissance (l’erg par seconde). Le watt n’est pas cohérent dans le système centimètre-gramme-seconde, mais il est cohérent dans le système mètre-kilogramme-seconde – et dans aucun autre système dont les unités de base de longueur et de masse sont des multiples ou sous-multiples décimaux de taille raisonnable du mètre et le gramme.

Cependant, contrairement au watt et au joule, les unités explicitement électriques et magnétiques (le volt, l’ampère…) ne sont pas cohérentes même dans le système (tridimensionnel absolu) mètre-kilogramme-seconde. En effet, on peut déterminer quelles doivent être les unités de base de longueur et de masse pour que toutes les unités pratiques soient cohérentes (le watt et le joule ainsi que le volt, l’ampère, etc.). Les valeurs sont10 ⁷ Mètres (la moitié d’un méridien de la Terre, appelé quadrant ) et10 ⁻¹¹ grammes (appelé onzième gramme ^{[Note 11]} ). ^{[Remarque 13]}

Par conséquent, le système absolu complet d’unités dans lequel les unités électriques pratiques sont cohérentes est le système quadrant-onzième gramme-seconde (QES). Cependant, les grandeurs extrêmement gênantes des unités de base pour la longueur et la masse ont fait que personne n’a sérieusement envisagé d’adopter le système QES. Ainsi, les personnes travaillant sur des applications pratiques de l’électricité devaient utiliser des unités pour les grandeurs électriques et pour l’énergie et la puissance qui n’étaient pas cohérentes avec les unités qu’elles utilisaient, par exemple pour la longueur, la masse et la force.

Pendant ce temps, les scientifiques ont développé un autre système absolu entièrement cohérent, appelé le système gaussien , dans lequel les unités des grandeurs purement électriques sont tirées du CGE-ESU, tandis que les unités des grandeurs magnétiques sont tirées du CGS-EMU. Ce système s’est avéré très pratique pour les travaux scientifiques et est encore largement utilisé. Cependant, la taille de ses unités restait soit trop grande, soit trop petite – de plusieurs ordres de grandeur – pour des applications pratiques.

Enfin, dans CGS-ESU et CGS-EMU ainsi que dans le système gaussien, les équations de Maxwell sont « non rationalisées » , ce qui signifie qu’elles contiennent divers facteurs de 4 π que de nombreux travailleurs ont trouvés gênants. Un autre système a donc été développé pour rectifier cela: le système gaussien «rationalisé», généralement appelé système de Lorentz-Heaviside . Ce système est encore utilisé dans certains sous-domaines de la physique. Cependant, les unités de ce système sont liées aux unités gaussiennes par des facteurs de √ 4 π ≈3,5 , ce qui signifie que leurs magnitudes restaient, comme celles des unités gaussiennes, soit bien trop grandes, soit bien trop petites pour des applications pratiques.

La proposition de Giorgi

En 1901, Giovanni Giorgi propose un nouveau système d’unités qui remédierait à cette situation. ^[30] Il a noté que les unités pratiques mécaniques telles que le joule et le watt sont cohérentes non seulement dans le système QES, mais aussi dans le système mètre-kilogramme-seconde (MKS). ^{[31] [Note 14]} On savait bien sûr que l’adoption du mètre et du kilogramme comme unités de base – l’obtention du système tridimensionnel MKS – ne résoudrait pas le problème : si le watt et le joule seraient cohérents, ce ne serait pas le cas. ainsi pour le volt, l’ampère, l’ohm et le reste des unités pratiques pour les grandeurs électriques et magnétiques (le seul système absolu tridimensionnel dans lequel toutes les unités pratiques sont cohérentes est le système QES).

Mais Giorgi a souligné que le volt et le reste pourraient être rendus cohérents si l’idée que toutes les quantités physiques doivent être exprimables en termes de dimensions de longueur, de masse et de temps était abandonnée et qu’une quatrième dimension de base était ajoutée pour les quantités électriques. Toute unité électrique pratique pourrait être choisie comme nouvelle unité fondamentale, indépendamment du mètre, du kilogramme et de la seconde. Les candidats probables pour la quatrième unité indépendante comprenaient le coulomb, l’ampère, le volt et l’ohm, mais finalement, l’ampère s’est avéré être le plus pratique pour la métrologie. De plus, la liberté acquise en rendant une unité électrique indépendante des unités mécaniques pourrait être utilisée pour rationaliser les équations de Maxwell.

L’idée que l’on devrait renoncer à avoir un système purement « absolu » (c’est-à-dire un système où seules la longueur, la masse et le temps sont les dimensions de base) s’écartait d’un point de vue qui semblait sous-tendre les premières percées de Gauss et Weber (en particulier leurs fameuses “mesures absolues” du champ magnétique terrestre ^{[32] : 54–56} ), et il a fallu un certain temps à la communauté scientifique pour l’accepter, notamment parce que de nombreux scientifiques s’accrochaient à l’idée que les dimensions d’une quantité en termes de la longueur, la masse et le temps spécifient en quelque sorte sa « nature physique fondamentale ». ^{[33] : 24 , 26 [31]}

Acceptation du système Giorgi, conduisant au système MKSA et au SI

Dans les années 1920, l’analyse dimensionnelle était devenue beaucoup mieux comprise ^[31] et il devenait largement admis que le choix du nombre et des identités des dimensions “fondamentales” ne devait être dicté que par commodité et qu’il n’y avait rien de vraiment fondamental. sur les dimensions d’une quantité. ^[33] En 1935, la proposition de Giorgi a été adoptée par l’ IEC comme le système de Giorgi . C’est ce système qui s’est depuis lors appelé le système de MKS , ^[34] bien que « MKSA » apparaisse dans l’utilisation prudente. En 1946, le CIPM a approuvé une proposition visant à adopter l’ ampère comme unité électromagnétique du « système MKSA ».^{[35] : 109, 110} En 1948, la CGPM chargea le CIPM “de faire des recommandations pour un seul système pratique d’unités de mesure, susceptible d’être adopté par tous les pays adhérant à la Convention du Mètre”. ^[36] Cela a conduit au lancement de SI en 1960.

Pour résumer, la raison ultime pour laquelle le kilogramme a été choisi plutôt que le gramme comme unité de masse de base était, en un mot, le volt-ampère . À savoir, la combinaison du mètre et du kilogramme était le seul choix d’unités de base de longueur et de masse telles que 1. le volt-ampère – qui est également appelé le watt et qui est l’unité de puissance dans le système pratique des unités électriques — est cohérent, 2. les unités de base de longueur et de masse sont des multiples ou sous-multiples décimaux du mètre et du gramme, et 3. les unités de base de longueur et de masse ont des tailles convenables.

Les systèmes CGS et MKS ont coexisté pendant une grande partie du début au milieu du 20e siècle, mais à la suite de la décision d’adopter le « système Giorgi » comme système international d’unités en 1960, le kilogramme est maintenant la base du SI . unité de masse, tandis que la définition du gramme est dérivée.

Redéfinition basée sur des constantes fondamentales

Le système SI après la redéfinition de 2019 : le kilogramme est désormais fixé en fonction de la seconde , de la vitesse de la lumière et de la constante de Planck ; de plus l’ ampère ne dépend plus du kilogramme Une balance Kibble , qui était à l’origine utilisée pour mesurer la constante de Planck en termes d’IPK, peut maintenant être utilisée pour calibrer des poids standard secondaires pour une utilisation pratique.

Le remplacement du prototype international du kilogramme en tant qu’étalon principal était motivé par des preuves accumulées sur une longue période de temps que la masse de l’IPK et de ses répliques avait changé; l’IPK avait divergé de ses répliques d’environ 50 microgrammes depuis leur fabrication à la fin du 19e siècle. Cela a conduit à plusieurs efforts concurrents pour développer une technologie de mesure suffisamment précise pour justifier le remplacement de l’artefact du kilogramme par une définition basée directement sur des constantes fondamentales physiques. ^[4] Les masses étalons physiques telles que l’IPK et ses répliques servent toujours d’étalons secondaires.

Le Comité international des poids et mesures (CIPM) a approuvé une redéfinition des unités de base SI en novembre 2018 qui définit le kilogramme en définissant la constante de Planck comme étant exactement6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴ kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , définissant effectivement le kilogramme en termes de seconde et de mètre. La nouvelle définition est entrée en vigueur le 20 mai 2019. ^{[4] [5] [37]}

Avant la redéfinition, le kilogramme et plusieurs autres unités SI basées sur le kilogramme étaient définies par un artefact métallique fabriqué par l’homme : le Kilogramme des Archives de 1799 à 1889 et l’ International Prototype of the Kilogram de 1889 à 2019. ^[4]

En 1960, le mètre , précédemment défini de manière similaire en référence à une seule barre de platine-iridium avec deux marques dessus, a été redéfini en termes de constante physique invariante (la longueur d’onde d’une émission particulière de lumière émise par le krypton , ^{[38 ]} et plus tard la vitesse de la lumière ) afin que la norme puisse être reproduite indépendamment dans différents laboratoires en suivant une spécification écrite.

Lors de la 94e réunion du Comité international des poids et mesures (CIPM) en 2005, il a été recommandé de faire de même avec le kilogramme. ^[39]

En octobre 2010, le CIPM a voté pour soumettre une résolution à l’examen de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM), pour « prendre note d’une intention » que le kilogramme soit défini en fonction de la constante de Planck , h (qui a pour dimensions d’énergie multipliée par le temps, donc masse × longueur ² / temps) ainsi que d’autres constantes physiques. ^{[40] [41]} Cette résolution a été acceptée par la 24e conférence de la CGPM ^[42] en octobre 2011 et discutée plus en détail lors de la 25e conférence en 2014. ^{[43] [44]}Bien que le Comité ait reconnu que des progrès significatifs avaient été accomplis, il a conclu que les données ne semblaient pas encore suffisamment solides pour adopter la définition révisée, et que les travaux devraient se poursuivre pour permettre l’adoption lors de la 26e réunion, prévue en 2018. ^[43 ] une définition permettrait théoriquement à tout appareil capable de délimiter le kilogramme en termes de constante de Planck d’être utilisé tant qu’il possédait une précision, une exactitude et une stabilité suffisantes. L’ équilibre Kibble est une façon de le faire.

Dans le cadre de ce projet, une variété de technologies et d’approches très différentesont été étudiés et explorés pendant de nombreuses années. Certaines de ces approches étaient basées sur des équipements et des procédures qui permettraient la production reproductible de nouveaux prototypes de masse en kilogrammes à la demande (quoique avec un effort extraordinaire) en utilisant des techniques de mesure et des propriétés des matériaux qui sont finalement basées sur des constantes physiques ou traçables à celles-ci. D’autres étaient basés sur des appareils qui mesuraient l’accélération ou le poids de masses d’essai en kilogrammes réglées à la main et qui exprimaient leurs grandeurs en termes électriques via des composants spéciaux qui permettent la traçabilité aux constantes physiques. Toutes les approches dépendent de la conversion d’une mesure de poids en masse et nécessitent donc la mesure précise de la force de gravité en laboratoire. Toutes les approches auraient précisément fixé une ou plusieurs constantes de la nature à une valeur définie.

multiples SI

Étant donné qu’une unité SI ne peut pas avoir plusieurs préfixes (voir SI prefix ), les préfixes sont ajoutés au gram , plutôt qu’à l’unité de base kilogramme , qui a déjà un préfixe dans son nom. ^[45] Par exemple, un millionième de kilogramme correspond à 1 mg (un milligramme), et non à 1 μkg (un microkilogramme).

Multiples SI de gramme (g)

Sous-multiples	Multiples
Valeur	Symbole SI	Nom	Valeur	Symbole SI	Nom
10 −1g _	dg	décigramme	10 1g _	jour	décagramme
10 −2g _	CG	centigramme	10 2g _	hg	hectogramme
10 −3g _	mg	milligramme	10 3 grammes	kg	kilogramme
10 −6g _	μg	microgramme	10 6 grammes	mg	mégagramme ( tonne )
10 −9g _	ng	nanogramme	10 9 grammes	Gg	gigagramme
10 −12g _	page	picogramme	10 12 grammes	Tg	téragramme
10 −15 grammes	fg	femtogramme	10 15 grammes	Pg	pétagramme
10 −18g _	ag	attogramme	10 18 grammes	Par exemple	exagramme
10 −21g _	zg	zeptogramme	10 21 grammes	Zg	zettagramme
10 −24g _	yg	yoctogramme	10 24 grammes	Yg	yottagramme
Les unités préfixées communes sont en gras. [Remarque 15]

• Le microgramme est généralement abrégé «mcg» dans l’étiquetage des suppléments pharmaceutiques et nutritionnels, pour éviter toute confusion, car le préfixe «μ» n’est pas toujours bien reconnu en dehors des disciplines techniques. ^{[Note 16]} (L’expression « mcg » est également le symbole d’une unité de mesure CGS obsolète connue sous le nom de « millicentigramme », qui est égale à 10 μg.)
• Au Royaume-Uni, étant donné que de graves erreurs de médication ont été commises en raison de la confusion entre milligrammes et microgrammes lorsque les microgrammes ont été abrégés, la recommandation donnée dans les Scottish Palliative Care Guidelines est que les doses inférieures à un milligramme doivent être exprimées en microgrammes et que la le mot microgramme doit être écrit en toutes lettres et qu’il n’est jamais acceptable d’utiliser « mcg » ou « μg ». ^[46]
• L’hectogramme (100 g) est une unité très couramment utilisée dans le commerce alimentaire de détail en Italie, généralement appelée etto , abréviation d’ ettogrammo , l’italien pour hectogramme. ^{[47] [48] [49]}
• L’ancienne orthographe et abréviation standard “deka-” et “dk” a produit des abréviations telles que “dkm” (dékamètre) et “dkg” (dékagramme). ^[50] Depuis 2020, ^[update]l’abréviation “dkg” (10 g) est encore utilisée dans certaines parties de l’Europe centrale dans le commerce de détail pour certains aliments tels que le fromage et la viande, par exemple ici :. ^{[51] [52] [53] [54] [55]}
• Le mégagramme de nom d’unité est rarement utilisé, et même alors généralement uniquement dans des domaines techniques dans des contextes où une cohérence particulièrement rigoureuse avec la norme SI est souhaitée. Dans la plupart des cas, le nom tonne est plutôt utilisé. La tonne et son symbole « t » ont été adoptés par le CIPM en 1879. Il s’agit d’une unité non SI acceptée par le BIPM pour être utilisée avec le SI. Selon le BIPM, “Cette unité est parfois appelée” tonne métrique “dans certains pays anglophones.” ^[56] Le nom d’unité mégatonne ou mégatonne (Mt) est souvent utilisé dans la littérature généraliste sur les émissions de gaz à effet de serre , alors que l’unité équivalente dans les articles scientifiques sur le sujet est souvent le téragramme (Tg).

Voir également

• Portail de physique

• 1795 en sciences
• 1799 en sciences
• Conférence générale des poids et mesures (CGPM)
• Gramme
• Grave (nom d’origine du kilogramme, son histoire)
• Gravimétrie
• Inertie
• Bureau international des poids et mesures (BIPM)
• Comité international des poids et mesures (CIPM)
• Système international d’unités (SI)
• L’équilibre des croquettes
• Kilogramme-force
• Litre
• Masse
• Masse contre poids
• Système métrique
• Tonne
• Milligramme pour cent
• Institut national des normes et de la technologie (NIST)
• Newton
• Unités de base SI
• Gravité standard
• Masse

Remarques

1. ↑ La livre Avoirdupois fait partie à la fois du système d’unités coutumier des États-Unis et du système d’unités impérial . Il est défini comme exactement 0,453 592 37 kilogrammes .
2. ↑ Le texte français (qui fait autorité) déclare “ Il n’est pas autorisé d’utiliser des abréviations pour les symboles et noms d’unités… ”
3. ↑ Si l’on sait que le mètre et le kilogramme satisfont aux trois conditions, alors aucun autre choix ne le fait : l’unité cohérente de puissance, lorsqu’elle est écrite en termes d’unités de base de longueur, de masse et de temps, est (unité de base de masse) × (unité de base de longueur) ² /(unité de base de temps) ³ . Il est dit que le watt est cohérent dans le système mètre-kilogramme-seconde ; Donc,1 watt = (1 kg ) × (1 m ) ² /(1 s ) ³ . La seconde est laissée telle quelle et on note que si l’unité de base de longueur est changée en L m et l’unité de base de masse en M kg , alors l’unité cohérente de puissance est ( M kg ) × ( L m ) ² /(1 s ) ³ = M L ² × (1 kg ) × (1 m ) ² /(1 s ) ³ = M L ² watts. Puisque les unités de base de longueur et de masse sont telles que l’unité cohérente de puissance est le watt, il faut que M L ² = 1 . Il s’ensuit que si l’unité de base de longueur est modifiée d’un facteur L , alors l’unité de base de masse doit changer d’un facteur 1/ L ² si le watt doit rester une unité cohérente. Il ne serait pas pratique de faire de l’unité de base de longueur un multiple décimal d’un mètre (10 m ,100 Mètres ou plus). Par conséquent, la seule option est de faire de l’unité de base de longueur un sous- multiple décimal du mètre. Cela reviendrait à diminuer le mètre d’un facteur 10 pour obtenir le décimètre (0,1 m ), soit par un facteur 100 pour obtenir le centimètre, soit par un facteur 1000 pour obtenir le millimètre. Rendre l’unité de base de longueur encore plus petite ne serait pas pratique (par exemple, le prochain facteur décimal,10 000 , produirait l’unité de base de longueur d’un dixième de millimètre), donc ces trois facteurs ( 10 , 100 et 1000 ) sont les seules options acceptables en ce qui concerne l’unité de base de longueur. Mais alors l’unité de masse de base devrait être supérieure à un kilogramme, par les facteurs respectifs suivants : 10 ² = 100 , 100 ² =10 000 , et 1000 ² =10 ⁶ . En d’autres termes, le watt est une unité cohérente pour les couples d’unités de base de longueur et de masse suivants :0,1m et100kg ,1cm et10 000 kg , et1 millimètre et1 000 000 kg . Même dans la première paire, l’unité de masse de base est trop grande,100 kg , et à mesure que l’unité de base de longueur diminue, l’unité de base de masse devient encore plus grande. Ainsi, en supposant que la seconde reste l’unité de base du temps, la combinaison mètre-kilogramme est la seule qui ait des unités de base de longueur et de masse qui ne soient ni trop grandes ni trop petites, et qui soient des multiples décimaux ou des divisions du mètre . et gramme, et a le watt comme unité cohérente.
4. ^ Un système dans lequel les grandeurs de base sont la longueur, la masse et le temps, et uniquement ces trois.
5. ↑ Il n’y a qu’un seul système « absolu » tridimensionnel ^{[Note 4]} dans lequel toutes les unités pratiques sont cohérentes, y compris le volt, l’ampère, etc. : celui dans lequel l’unité de base de longueur est10 ⁷ m et l’unité de masse de base est^10-11g . _ _ De toute évidence, ces grandeurs ne sont pas pratiques.
6. ↑ Pendant ce temps, il y a eu des développements parallèles qui, pour des raisons indépendantes, ont finalement abouti à trois dimensions fondamentales supplémentaires, pour un total de sept : celles de la température, de l’ intensité lumineuse et de la quantité de substance .
7. ^ C’est-à-dire des unités qui ont la longueur, la masse et le temps comme dimensions de base et qui sont cohérentes dans le système CGS.
8. ^ Pendant assez longtemps, les unités ESU et EMU n’avaient pas de noms spéciaux; on dirait simplement, par exemple l’unité de résistance ESU. Ce n’est apparemment qu’en 1903 que AE Kennelly a suggéré que les noms des unités EMU soient obtenus en préfixant le nom de l’unité pratique correspondante par ‘ab-‘ (abréviation de ‘absolu’, donnant le ‘abohm’, ‘ abvolt ‘, le ‘ abampere ‘, etc.), et que les noms des unités ESU soient obtenus de manière analogue en utilisant le préfixe ‘abstat-‘, qui a ensuite été raccourci en ‘stat-‘ (donnant le ‘statohm’, ‘ statvolt ‘ , ‘ statampere ‘, etc.). ^{[25] : 534–5} Ce système de dénomination était largement utilisé aux États-Unis, mais apparemment pas en Europe. ^[26]
9. ^ L’utilisation des unités électriques SI est essentiellement universelle dans le monde entier (outre les unités clairement électriques comme l’ohm, le volt et l’ampère, il est également presque universel d’utiliser le watt pour quantifier spécifiquement la puissance électrique ). Les résistances à l’adoption des unités SI concernent principalement les unités mécaniques (longueurs, masse, force, couple, pression), les unités thermiques (température, chaleur) et les unités de description des rayonnements ionisants (activité rapportée à un radionucléide, dose absorbée, équivalent de dose) ; il ne concerne pas les unités électriques.
10. ^ Dans les circuits à courant alternatif (CA), on peut introduire trois types de puissance : active, réactive et apparente. Bien que les trois aient les mêmes dimensions et donc les mêmes unités lorsque celles-ci sont exprimées en termes d’unités de base (c’est-à-dire kg⋅m ² ⋅s ^-3 ), il est d’usage d’utiliser des noms différents pour chacun : respectivement, le watt, le volt -ampère réactif , et le volt-ampère .
11. ↑ À l’époque, il était courant de désigner des multiples et des sous-multiples décimaux de quantités en utilisant un système suggéré par GJ Stoney . Le système est plus facile à expliquer à l’aide d’exemples. Pour les multiples décimaux :10 ⁹ grammes seraient notés gramme-neuf ,10 ¹³ m serait un mètre treize , etc. Pour les sous-multiples :10 ⁻⁹ grammes seraient désignés comme un neuvième gramme ,10 ⁻¹³ m serait un treizième mètre , etc. Le système fonctionnait également avec des unités qui utilisaient des préfixes métriques, par exemple10 ¹⁵ centimètre serait un centimètre quinze . La règle, lorsqu’elle est énoncée, est celle-ci : on note “l’exposant de la puissance de 10, qui sert de multiplicateur, par un nombre cardinal ajouté, si l’exposant est positif, et par un nombre ordinal préfixé, si l’exposant est négatif .’ ^[28]
12. ^ Cela ressort également du fait qu’en unités absolues et pratiques, le courant est une charge par unité de temps, de sorte que l’unité de temps est l’unité de charge divisée par l’unité de courant. Dans le système pratique, nous savons que l’unité de base du temps est la seconde, donc le coulomb par ampère donne la seconde. L’unité de base de temps dans CGS-EMU est alors l’abcoulomb par abampère, mais ce rapport est le même que le coulomb par ampère, puisque les unités de courant et de charge utilisent toutes deux le même facteur de conversion,0,1 , pour passer entre l’UEM et les unités pratiques (coulomb/ampère = (0,1 abcoulom )/(0,1 abampère ) = abcoulomb/abampère). Ainsi, l’unité de temps de base dans l’UEM est également la seconde.
13. ^ Cela peut être montré à partir des définitions de, disons, le volt, l’ampère et le coulomb en termes d’unités EMU. Le volt a été choisi comme10 ⁸ unités UEM ( abvolts ), l’ampère comme0,1 unités EMU ( abampères ) et le coulomb comme0,1 unité UEM ( abcoulombs ). Maintenant, nous utilisons le fait que, lorsqu’il est exprimé dans les unités de base CGS, l’abvolt est g ^1/2 ·cm ^3/2 /s ² , l’abampère est g ^1/2 ·cm ^1/2 /s, et l’abcoulomb est g ^1/2 ·cm ^1/2 . Supposons que nous choisissions de nouvelles unités de base de longueur, de masse et de temps, égales à L centimètres, M grammes et T secondes. Alors au lieu de l’abvolt, l’unité de potentiel électrique sera ( M × g) ^1/2 ·( L × cm)^3/2 /( T × s) ² = M ^1/2 L ^3/2 / T ² × g ^1/2 ·cm ^3/2 /s ² = M ^1/2 L ^3/2 / T ² abvolts. Nous voulons que cette nouvelle unité soit le volt, nous devons donc avoir M ^1/2 L ^3/2 / T ² =10 ⁸ . De même, si l’on veut que la nouvelle unité de courant soit l’ampère, on obtient que M ^1/2 L ^1/2 / T =0.1 , et si l’on veut que la nouvelle unité de charge soit le coulomb, on obtient que M ^1/2 L ^1/2 =0,1 . C’est un système de trois équations à trois inconnues. En divisant l’équation du milieu par la dernière, on obtient que T = 1 , donc la seconde doit rester l’unité de base du temps. ^{[Note 12]} Si nous divisons ensuite la première équation par celle du milieu (et utilisons le fait que T = 1 ), nous obtenons que L =10 ⁸ /0,1 =10 ⁹ , donc l’unité de base de longueur doit être10 ⁹ cm =10 ⁷ m . Enfin, nous élevons au carré l’équation finale et obtenons que M =0,1 ² / L =10 ⁻¹¹ , donc l’unité de masse de base devrait être10 ⁻¹¹ grammes .
14. ^ Les dimensions de l’énergie sont M L ² / T ² et de la puissance, M L ² / T ³ . L’une des significations de ces formules dimensionnelles est que si l’unité de masse est modifiée d’un facteur M , l’unité de longueur d’un facteur L et l’unité de temps d’un facteur T , alors l’unité d’énergie changera de un facteur M L ² / T ² et l’unité de puissance par un facteur M L ² / T ³. Cela signifie que si l’on diminue l’unité de longueur tout en augmentant l’unité de masse de manière à ce que le produit M L ² reste constant, les unités d’énergie et de puissance ne changeront pas. Clairement, cela se produit si M = 1/ L ² . Or, le watt et le joule sont cohérents dans un système où l’unité de base de longueur est10 ⁷ m alors que l’unité de masse de base est10 ⁻¹¹ grammes . Ils seront alors également cohérents dans tout système dans lequel l’unité de base de longueur est L ×10 ⁷ m et l’unité de masse de base est 1/ L ² ×10 ⁻¹¹ g , où L est tout nombre réel positif. Si on pose L =10 ⁻⁷ , on obtient le mètre comme unité de base de longueur. Alors l’unité de masse de base correspondante est 1/(10 ⁻⁷ ) ² ×10 ^−11g = _10 ¹⁴ ×10 ^−11g = _10 ³ g =1 kg .
15. ↑ Critère : un total combiné d’au moins cinq occurrences sur le British National Corpus et le Corpus of Contemporary American English , comprenant à la fois le singulier et le pluriel pour l’orthographe du -gramme et du -gramme .
16. ^ La pratique consistant à utiliser l’abréviation “mcg” plutôt que le symbole SI “μg” a été officiellement mandatée aux États-Unis pour les médecins en 2004 par la Joint Commission on Accreditation of Healthcare Organizations (JCAHO) dans leur liste “Do Not Use”: Abréviations, acronymes et symboles, car « μg » et « mg » lorsqu’ils sont écrits à la main peuvent être confondus, entraînant un surdosage (ou un sous-dosage) mille fois supérieur. Le mandat a également été adopté par l’ Institut pour l’utilisation sécuritaire des médicaments .

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Liens externes

Wikimedia Commons a des médias liés à Kilogram .

NIST : K20, le US National Prototype Kilogram reposant sur un panneau de lumière fluorescente de caisse à œufs

BIPM : nettoyage à la vapeur d’un prototype de 1 kg avant une comparaison de masse

BIPM : L’IPK et ses six exemplaires sœurs dans leur chambre forte

The Age : sphère de silicium pour le projet Avogadro

NPL : Le projet Watt Balance du NPL

NIST : Cette balance Rueprecht particulière , une balance de précision de fabrication autrichienne, a été utilisée par le NIST de 1945 à 1960

BIPM : La balance à bande flexible FB‐2 , la balance de précision moderne du BIPM présentant un écart type d’un dix milliardième de kilogramme (0,1 μg)

BIPM : Balance Mettler HK1000 , avec une résolution de 1 μg et une masse maximale de 4 kg. Également utilisé par le laboratoire d’étalons primaires du NIST et du Sandia National Laboratories

Micro-g LaCoste : gravimètre absolu FG‐5 , ( diagramme ), utilisé dans les laboratoires nationaux pour mesurer la gravité avec une précision de 2 μGal

• Le NIST améliore la précision de la méthode “Watt Balance” pour définir le kilogramme
• National Physical Laboratory (NPL) du Royaume-Uni : des problèmes sont-ils causés par la définition du kilogramme en termes d’artefact physique ? (FAQ – Masse et densité)
• NPL : solde de croquettes NPL
• Métrologie en France : Balance du Watt
• Australian National Measurement Institute : redéfinir le kilogramme grâce à la constante d’Avogadro
• Bureau international des poids et mesures (BIPM) : page d’accueil
• NZZ Folio : ce que pèse réellement un kilogramme
• NPL : Quelles sont les différences entre la masse, le poids, la force et la charge ?
• BBC : Obtenir la mesure d’un kilogramme
• NPR: Ce kilogramme a un problème de perte de poids , une interview avec le physicien de l’Institut national des normes et de la technologie Richard Steiner
• Constantes d’Avogadro et molaires de Planck pour la redéfinition du kilogramme
• Réalisation de la définition attendue du kilogramme
• Échantillon, Ian (9 novembre 2018). “Dans la balance : les scientifiques votent sur le premier changement de kilogramme en un siècle” . Le Gardien . Consulté le 9 novembre 2018 .

Vidéos

• La chaîne YouTube du BIPM
• “Le rôle de la constante de Planck en physique” – présentation lors de la 26e réunion de la CGPM à Versailles, France, novembre 2018 lors du vote sur le remplacement de l’IPK.