Kilogramme

Le kilogramme (également orthographié kilogramme ) est l' unité de base de la masse dans le Système international d'unités (SI), ayant pour symbole kg . « Kilogramme » signifie « mille grammes » et est familièrement abrégé en kilo .

Le kilogramme est une unité de base du SI , définie en fin de compte en termes de trois constantes définissant le SI, à savoir une fréquence de transition spécifique de ¹³³ Cs, la vitesse de la lumière et la constante de Planck. Un laboratoire de métrologie correctement équipé peut étalonner un instrument de mesure de masse tel qu'une balance de Kibble comme étalon primaire pour la masse du kilogramme.

Le kilogramme a été défini à l'origine en 1795 pendant la Révolution française comme la masse d'un litre d' eau . La définition actuelle d'un kilogramme correspond à cette définition originale à 30 parties par million près . En 1799, le kilogramme des Archives en platine l'a remplacé comme étalon de masse. En 1889, un cylindre composé de platine et d'iridium , le prototype international du kilogramme (IPK), est devenu l'étalon de l'unité de masse du système métrique et l'est resté pendant 130 ans, avant que l'étalon actuel ne soit adopté en 2019. [

Le kilogramme est défini en fonction de trois constantes déterminantes :

• une fréquence de transition atomique spécifique Δ ν _Cs , qui définit la durée de la seconde,
• la vitesse de la lumière c , qui, combinée à la seconde, définit la longueur du mètre,
• et la constante de Planck h , qui, combinée avec le mètre et la seconde, définit la masse du kilogramme.

La définition formelle selon la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) est :

Le kilogramme, symbole kg, est l'unité de masse du SI. Il est défini en prenant la valeur numérique fixe de la constante de Planck h comme6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴ lorsqu'il est exprimé dans l'unité J⋅s, qui est égal à kg⋅m ² ⋅s ⁻¹ , où le mètre et la seconde sont définis en termes de c et Δ ν _Cs .

—  CGPM

Défini en termes de ces unités, le kg est formulé comme :

Cette définition est généralement cohérente avec les définitions précédentes : la masse reste à moins de 30 ppm de la masse d'un litre d'eau.

• 1793 : Le grave (le précurseur du kilogramme) a été défini comme la masse de 1 litre (dm ³ ) d'eau, qui a été déterminée à 18841 grains .
• 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.
• 1799 : Le Kilogramme des Archives est fabriqué comme prototype. Sa masse est égale à celle de 1 dm3 ^d' eau à la température de sa masse volumique maximale, soit environ 4 °C .
• 1875–1889 : La Convention du mètre est signée en 1875, ce qui conduit 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 , de la vitesse de la lumière et de la fréquence de transition hyperfine du ¹³³ Cs, comme approuvé par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) le 16 novembre 2018.

Le kilogramme est la seule unité de base du SI dont le nom comporte un préfixe SI ( kilo ). Le mot kilogramme ou kilogramme est dérivé du français kilogramme , qui était lui-même une invention savante, préfixant la racine grecque de χίλιοι khilioi « mille » à gramma , un terme latin tardif pour « un petit poids », lui-même issu du grec γράμμα . Le mot kilogramme a été inscrit dans la loi française en 1795, dans le décret du 18 germinal , 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 d' un centimètre cube d'eau, égal à 1/1000 d'un grave . Dans le décret de 1795, le terme gramme a ainsi remplacé gravet , et le terme kilogramme a remplacé grave .

L'orthographe française a été adoptée en Grande-Bretagne lorsque le mot a été utilisé pour la première fois en anglais en 1795, et l'orthographe kilogramme a été adoptée aux États-Unis. Au Royaume-Uni, les deux orthographes sont utilisées, « kilogramme » étant devenu de loin la plus courante. La loi britannique régissant les unités à utiliser lors du commerce au poids ou à la mesure n'empêche pas l'utilisation de l'une ou l'autre orthographe.

Au XIXe siècle, le mot français kilo , une abréviation de kilogramme , a été importé dans la langue anglaise où il a été utilisé pour désigner à la fois le kilogramme et le kilomètre. Bien que le kilo soit acceptable comme alternative, par exemple pour The EconomistTermium Plus du gouvernement canadien stipule que « l'utilisation du SI (Système international d'unités), suivie dans les écrits scientifiques et techniques » n'autorise pas son utilisation et il est décrit comme « un nom commun informel » dans le Dictionnaire des unités de mesure de Russ Rowlett . Lorsque le Congrès des États-Unis a donné un statut légal au système métrique en 1866, il a autorisé l'utilisation du mot kilo comme alternative au mot kilogramme , mais en 1990 a révoqué le statut du mot kilo .

Le système SI a été introduit en 1960 et en 1970, le BIPM a commencé à publier la Brochure du SI , qui contient toutes les décisions et recommandations pertinentes de la CGPM concernant les unités. La Brochure du SI stipule qu'« il n'est pas permis d'utiliser des abréviations pour les symboles ou les noms d'unités... ».

Pour une utilisation avec les jeux de caractères d'Asie de l'Est, le symbole SI est codé comme un seul caractère Unicode, U+338F ㎏ SQUARE KG dans le bloc de compatibilité CJK .

Le remplacement du prototype international du kilogramme (IPK) comme étalon principal a été motivé par des preuves accumulées sur une longue période de temps selon lesquelles la masse de l'IPK et de ses répliques avait changé ; l'IPK s'était écarté 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 physiques fondamentales.

Le Comité international des poids et mesures (CIPM) a approuvé une révision 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.

Avant la redéfinition, le kilogramme et plusieurs autres unités SI basées sur le kilogramme étaient définis par un artefact métallique fabriqué par l'homme : le kilogramme des Archives de 1799 à 1889, et l'IPK de 1889 à 2019.

En 1960, le mètre , qui avait auparavant été défini de la même manière en référence à une seule barre de platine-iridium portant deux marques, a été redéfini en termes d'une constante physique invariante (la longueur d'onde d'une émission particulière de lumière émise par le krypton , 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 CIPM en 2005, il a été recommandé de faire la même chose avec le kilogramme.

Français En octobre 2010, le CIPM a voté de 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 termes de constante de Planck , h (qui a pour dimensions l'énergie multipliée par le temps, donc la masse × la longueur ² / temps) ainsi que d'autres constantes physiques. Cette résolution a été acceptée par la 24e conférence de la CGPM en octobre 2011 et discutée plus avant lors de la 25e conférence en 2014. Bien que le Comité ait reconnu que des progrès significatifs avaient été réalisés, il a conclu que les données ne semblaient pas encore suffisamment robustes pour adopter la définition révisée, et que les travaux devraient se poursuivre pour permettre l'adoption lors de la 26e réunion, prévue pour 2018. Une telle définition permettrait théoriquement d'utiliser tout appareil capable de délimiter le kilogramme en termes de constante de Planck tant qu'il possédait une précision, une exactitude et une stabilité suffisantes. La balance Kibble est un moyen d’y parvenir.

Dans le cadre de ce projet, une variété de technologies et d'approches très différentes ont été envisagées et explorées 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 masses en kilogrammes à la demande (bien qu'au prix d'efforts extraordinaires) en utilisant des techniques de mesure et des propriétés des matériaux qui sont en fin de compte basées sur des constantes physiques ou traçables à celles-ci. D'autres étaient basées sur des appareils qui mesuraient soit l'accélération soit 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 à des constantes physiques. Toutes les approches dépendent de la conversion d'une mesure de poids en masse et nécessitent donc une mesure précise de la force de gravité en laboratoire ( gravimétrie ). Toutes les approches auraient fixé avec précision une ou plusieurs constantes de la nature à une valeur définie.

Étant donné qu'une unité SI ne peut pas avoir plusieurs préfixes (voir Préfixe SI ), les préfixes sont ajoutés au gramme , plutôt qu'à l'unité de base kilogramme , qui possède déjà un préfixe dans son nom. Par exemple, un millionième de kilogramme est égal à 1 mg (un milligramme), et non à 1 μkg (un microkilogramme).

• Des erreurs graves de médication ont été commises en confondant milligrammes et microgrammes lorsque les microgrammes ont été abrégés. L'abréviation « mcg » plutôt que le symbole SI « μg » est formellement imposée aux médecins aux États-Unis par la Joint Commission on Accreditation of Healthcare Organizations (JCAHO). Au Royaume-Uni, le National Institute for Health and Care Excellence et les Scottish Palliative Care Guidelines stipulent que les « microgrammes » et les « nanogrammes » doivent être écrits en entier et jamais abrégés en « mcg » ou « μg ».
• L'hectogramme (100 g) (en italien : ettogrammo ou etto ) est une unité très couramment utilisée dans le commerce de détail alimentaire en Italie.
• L'ancienne orthographe standard et l'abréviation « deka- » et « dk » ont produit des abréviations telles que « dkm » (dekametre) et « dkg » (dekagramme). En 2020, l'abréviation « dkg » (10 g) est toujours utilisée dans certaines régions d'Europe centrale dans le commerce de détail pour certains aliments tels que le fromage et la viande.
• Le nom d'unité mégagramme est rarement utilisé, et même alors, généralement uniquement dans les domaines techniques, dans des contextes où une cohérence particulièrement rigoureuse avec la norme SI est souhaitée. Dans la plupart des cas, on utilise plutôt le nom tonne . 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. »