קילוגרם

קילוגרם (בראשי תיבות: ק"ג או kg; מילולית: אלף גרם) הוא יחידת המידה הבסיסית של מסה לפי תקן מערכת היחידות הבינלאומית.

משקולת ביתית מברזל יצוק, בעלת משקל 1 קילוגרם.

מכשיר ה-NIST-4 Kibble balance איתו ניתן למדוד ולהגדיר את הקילוגרם בהגדרתו הנוכחית. מוחזק, בין השאר, במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה האמריקאי

בהשאלה, בחיי היום יום, כשאומרים "קילוגרם" מתכוונים לעיתים לקילוגרם-כוח, שהיא יחידת משקל (כלומר, יחידת כוח). בניגוד למסה, המשקל אינו תכונה של החומר, שכן המשקל של גוף בן קילוגרם אחד משתנה בהשפעת כוח הכבידה שפועל על הגוף.

הגדרת הקילוגרם

אחד ההעתקים של מוט סגסוגת הפלטינה-אירידיום שלפיו הוגדר הקילוגרם עד 2019, המוחזק במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) בארצות הברית

ב-1793, הוגדר הקילוגרם כמסתם של 1,000 סמ"ק (או ליטר) של מים מזוקקים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס ובלחץ של אטמוספירה אחת. מכיוון שהגדרה זו לא הייתה מעשית, ב-1889 הוחלפה ההגדרה, בה הוגדר הקילוגרם כמסתו של מוט (הקרוי Le Grand K ) העשוי מסגסוגת של פלטינה ואירידיום ואשר שמור בלשכה הבינלאומית למידות ולמשקלות בפריז.

בשנת 2005, לאחר שהתברר שבמרוצת הזמן, מסת המוט משתנה ביחס לשכפוליה, גם אם באופן זעיר (כדי מסת גרגר חול), המליצה הוועדה הבינלאומית למידות ולמשקלות להגדיר מחדש את הקילוגרם באמצעות קבועים אוניברסליים, ובכך להבטיח הגדרה התקפה בכל תנאי.

ב-16 בנובמבר 2018 נערכה הצבעה רשמית ואושרה ההגדרה החדשה של הקילוגרם,^{[דרוש מקור: המקור הנוכחי איננו תומך בטענה.]} והיא נכנסה לתוקף ב-20 במאי 2019. בהחלטה נקבע כי יש להגדיר את הקילוגרם כפועל יוצא של הגדרת קבוע פלאנק, בנוסחה:

$$1{\mbox{kg}}={\frac {h}{6.62607015\times {10}^{-34}{\mbox{m}}^{2}/{\mbox{s}}}}$$

• ${\mbox{kg}}$ - קילוגרם כיחידת מסה של ה-SI
• $h$ - קבוע פלאנק
• ${\mbox{m}}$ – מטר
• ${\mbox{s}}$ – שנייה

הגדרה זו קושרת את הקילוגרם לשלושה קבועים אוניברסליים בפיזיקה: קבוע פלאנק, מהירות האור וקבוע המבנה הדק, כך שהקילוגרם החדש לא יכול להשתנות לעולם (בהנחה שקבועי הטבע אינם משתנים).

את הקילוגרם החדש ניתן למדוד באמצעות מכשיר הנקרא מאזני קִיבְּל (Kibble balance).

קילוגרם מסה וקילוגרם כוח

בעבר הבדילו בין קילוגרם-מסה לבין קילוגרם-כוח: קילוגרם-כוח (קג"כ) אחד הוגדר ככוח שאיתו כדור הארץ מושך מסה של קילוגרם-מסה (קג"מ) אחד, קרי 9.81 ניוטון. כיום מונחים אלה כבר לא בשימוש, והמינוח "קילוגרם" משמעו קילוגרם-מסה.

יחידות מידה הנגזרות מהקילוגרם

יחידות מסה נוספות הנגזרות מהקילוגרם, על-פי הקידומות המקובלות הן:

• יוטאטון = ספטיליון טון, או $10^{30}$ גרם.
• זטאטון = סקסטיליון טון, או $10^{27}$ גרם.
• אקסטון = קווינטיליון טון, או $10^{24}$ גרם.
• פטאטון = קוודריליון טון, או $10^{21}$ גרם.
• טרהטון = טריליון טון, או $10^{18}$ גרם.
• גיגהטון = מיליארד טון, או $10^{15}$ גרם.
• מגהטון = מיליון טון, או $10^{12}$ גרם.
• קילוטון = אלף טון, או $10^{9}$ גרם. בהשאלה, קילוטון משמש לרוב כיחידת מידה לעוצמת פיצוץ גרעיני: פיצוץ בעוצמת קילוטון הוא שווה ערך לעוצמת פיצוץ קילוטון של חומר הנפץ TNT.
• טונה או טון (או טון מטרי) = אלף קילוגרם, או $10^{6}$ גרם.
• קילוגרם = היחידה הבסיסית, או $10^{3}$ גרם.
• גרם = אלפית הקילוגרם, בקיצור גר' (באנגלית, g).
• מיליגרם = אלפית הגרם, בקיצור מ"ג (באנגלית, mg), או $10^{-3}$ גרם.
• מיקרוגרם = מיליונית גרם, בקיצור מק"ג (באנגלית µg) או $10^{-6}$ גרם.
• ננוגרם = מיליארדית גרם, או $10^{-9}$ גרם.
• פיקוגרם = אלפית ננוגרם, או $10^{-12}$ גרם.
• פמטוגרם = מיליונית ננוגרם, או $10^{-15}$ גרם.
• אטוגרם = מיליארדית ננוגרם, או $10^{-18}$ גרם.
• זפטוגרם = קוודריליונית ננוגרם, או $10^{-21}$ גרם.
• יוקטוגרם = קווינטיליונית ננוגרם, או $10^{-24}$ גרם.

קישורים חיצוניים

• קילוגרם, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• אבי בליזובסקי, "הידען", הקילוגרם מאבד מהמשקל, באתר ynet, 17 בספטמבר 2007
• "הארץ", מדענים פיענחו מדוע הקילוגרם העלה במשקל, באתר הארץ, 8 בינואר 2013
• נטע אחיטוב, 250 מדענים התכנסו וקיבלו החלטה דרמטית לגבי משקלו של הקילוגרם, באתר הארץ, 31 בדצמבר 2014
• טים פולגר, ‏כמה שוקל הקילוגרם?, במדור סיינטיפיק אמריקן של מכון דוידסון, 13 באפריל 2017
• "הארץ", החלטה כבדת משקל: הקילוגרם יפסיק להיות מוגדר לפי משקולת, באתר הארץ, 14 בנובמבר 2018
• Pallab Ghosh, Kilogram gets a new definition, BBC News, ‏16 בנובמבר 2018 (באנגלית)