Kilogram: Porovnání verzí

{{Různé významy|redirect=kg|druhý=dalších významech zkratky|stránka=KG}}

[[Soubor:CGKilogram.jpg|náhled|Přibližná podoba mezinárodního prototypu kilogramu]]

 

Název je odvozen z&nbsp;[[latina|latinského]] kořene ''grámma'', plus [[předpona soustavy SI]] [[kilo]]. Přestože označení jednotky již obsahuje předponu, jedná se o&nbsp;základní jednotku a&nbsp;naopak ''gram'' je považován za násobek této základní jednotky. Kilogram je jedinou takovou jednotkou v&nbsp;soustavě SI.<ref name="R4">[http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter3/3-2.html BIMP: The kilogram]</ref>

 

Podle rozhodnutí 3 [[Generální konference pro míry a váhy]] z roku 1901 je kilogram definován jako jednotka hmotnosti takto:<ref>[http://www.bipm.org/en/CGPM/db/3/2/ BIMP: Resolution of the 3rd meeting of the CGPM (1901)]</ref>

{{Citace|

|CGPM|Declaration on the unit of mass and on the definition of weight; conventional value of g_n}}

 

[[Soubor:Standard kilogram, 2.jpg|250px|náhled|'''Standardní kilogram hmotnosti''',<br />kopie č. 4, uložený v Národním institutu pro normalizaci a technologie v USA. Zobrazen jeden ze dvou kusů, které slouží jako oficiální standard pro definování všech jednotek vah a hmotnosti ve Spojených státech. Jedná se o jednu ze 40 kopií, které byly vyrobeny ve Francii v roce 1884. Tento kilogram se liší (lišil) od hmotnosti prototypu kilogramu o 75 mikrogramů.<br />(foto: National Geographic - leden 1915)]]

Mezinárodní prototyp kilogramu je [[válec]] o&nbsp;výšce i&nbsp;průměru 39&nbsp;[[Metr#Milimetr|mm]] vyrobený ze [[slitina|slitiny]] 90 % [[platina|platiny]] a&nbsp;10 % [[iridium|iridia]].<ref name="R2">[http://www.bipm.org/en/scientific/mass/prototype.html BIMP: International prototype of the kilogram]</ref> Podle něj byly vyrobeny co možná identické kopie, které uchovávají příslušné instituty v&nbsp;různých státech. Těchto kopií bylo vyrobeno celkem 80. V&nbsp;[[Česko|Česku]] uchovává tento státní [[etalon]] (kopie č.&nbsp;67) [[Český metrologický institut]].<ref>[http://www.cmi.cz/index.php?act=2&lang=1 Český metrologický institut: ČESKÉ STÁTNÍ ETALONY]</ref> Materiál pro zhotovení prototypu byl volen podle následujících kritérií:<ref name="R3">[http://www.bipm.org/en/scientific/mass/faqs_mass.html BIMP: Frequently asked questions about the kilogram (1)]</ref>

* [[Tvrdost kovů|tvrdost]] (odolnost proti otěru).

 

Kilogram je poslední jednotka SI, která je definovaná pomocí prototypu, a&nbsp;ne fyzikální definicí.<ref name="R2"/> Kilogram byl zvolen tak, aby odpovídal hmotnosti 1&nbsp;[[litr]]u [[voda|vody]] prosté vzduchu při teplotě, při které má voda maximální hustotu (3,98&nbsp;[[Stupeň Celsia|°C]]), při normálním [[atmosférický tlak|atmosférickém tlaku]] (760&nbsp;[[mm Hg]]). Tato původní definice však má závažné nedostatky, obsahuje totiž kruhovou závislost: jednotka hmotnosti se zde definuje s&nbsp;pomocí tlaku, který je ovšem definován prostřednictvím hmotnosti. Kvůli těmto problémům byl tedy kilogram v&nbsp;roce&nbsp;[[1889]] definován na základě prototypu, který byl ovšem vyroben tak, aby kilogram přibližně vyhovoval původní definici. Při výrobě původního standardu však došlo k&nbsp;malé odchylce, která způsobila, že 1&nbsp;kilogram vody nemá objem přesně 1&nbsp;litr, ale 1,000&nbsp;028&nbsp;l. Definice prototypem má i další problémy:

 

Z&nbsp;nejasných příčin za posledních 100&nbsp;let prototyp ztratil přibližně 50&nbsp;mikrogramů. Jelikož je však kilogram definován jako aktuální hmotnost prototypu, změnila se tím i&nbsp;definovaná velikost kilogramu a&nbsp;znamená to, že objekt, který měl před 100&nbsp;lety hmotnost 1&nbsp;000&nbsp;kg a&nbsp;vůbec se od té doby nezměnil, má dnes hmotnost cca 1&nbsp;000,000&nbsp;05&nbsp;kg.

 

Jednou z&nbsp;příčin změny hmotnosti může být ztráta [[atom]]ů [[vodík]]u, které se do slitiny dostaly jako parazitní příměsi při její přípravě. Další, i&nbsp;když dovozovanou příčinou je lidský faktor, kdy při opakovaném, i&nbsp;jemném, čištění prototypu v&nbsp;průběhu 100 let byl prototyp prostě odřen, a&nbsp;tím mírně ztratil na hmotnosti. Přitom není úplně jasné, jestli se jedná o&nbsp;skutečnou ztrátu hmotnosti právě tohoto hlavního mezinárodního prototypu; situace může být i&nbsp;opačná, kdy z&nbsp;neznámé příčiny narostla hmotnost ostatních národních prototypů. Do přesnosti měření vstupuje i&nbsp;přesnost tzv. komparačních vah (prototypy nelze vážit absolutně).<ref name="R5">[http://www.bipm.org/en/scientific/mass/faqs2_mass.html BIMP: Frequently asked questions about the kilogram (2)]</ref>

 

U definice jediným prototypem hrozí teoretická možnost, že by tento prototyp mohl být ztracen nebo zničen. Ryze fyzikální definice by poskytla možnost jej kdykoli a&nbsp;kdekoli znovu vyrobit.

 

Definici prototypem nelze předat na dálku, např. v hypotetické situaci, kdy by bylo potřeba kilogram popsat někomu, kdo se nemůže dostat k prototypu (například obyvatelé vzdálené planety). Čistě fyzikální definici by bylo možné prostě odeslat jako zprávu a&nbsp;o&nbsp;realizaci prototypu (případně konverzi na své jednotky) by se již adresát postaral sám.

 

Kromě výše uvedených problémů je i&nbsp;z&nbsp;principiálních důvodů definice prototypem považována za neuspokojivou a&nbsp;hledá se definice založená na neměnných vlastnostech přírody. Problematikou definice jednotky se v&nbsp;lednu 2011 zabývala i&nbsp;mezinárodní konference vědců z&nbsp;[[Mezinárodní úřad pro míry a váhy|Mezinárodního úřadu pro míry a&nbsp;váhy]], konaná v&nbsp;budově [[Královská společnost|Královské společnosti]] v&nbsp;[[Londýn]]ě s&nbsp;úkolem stanovit směry v&nbsp;definování jednotky kilogramu. V současné době existuje několik zvažovaných způsobů, jak přistoupit k nové definici, podle toho, jaká fundamentální fyzikální konstanta by se definicí zafixovala:<ref>Petr Kulhánek, [http://aldebaran.cz/bulletin/ Aldebaran bulletin] 29/2008: [http://aldebaran.cz/bulletin/2008_29_sil.php Budou mít fundamentální konstanty přesné hodnoty?]</ref>

 

Pevným stanovením [[Planckova konstanta|Planckovy konstanty]] by s&nbsp;pomocí [[kvantová fyzika|kvantové fyziky]] a&nbsp;[[speciální teorie relativity|relativistického]] vztahu mezi [[energie|energií]] a&nbsp;[[hmotnost]]í <math>E=hf=mc^2</math> bylo možno definovat jednotku hmotnosti. Možnou realizací jsou [[wattové váhy]] (anglicky ''{{cizojazyčně|en|watt balance}}''), které porovnávají tíhu tělesa s&nbsp;[[magnetická síla|magnetickou silou]]. Aby bylo možno tento postup použít, je potřeba dosáhnout relativní nejistoty měření asi 1×10⁻⁸, v současné době se dosahuje nejistoty asi 5,2×10⁻⁸.<ref name="AL01">[http://aldebaran.cz/bulletin/2008_29_sil.php Definice založené na elektromagnetické síle]</ref>

 

Pevným stanovením [[Avogadrova konstanta|Avogadrovy konstanty]], která definuje jednotku [[látkové množství|látkového množství]] jeden [[mol]] by bylo kdykoli možno realizovat etalon kilogramu jako [[Avogadrova koule|Avogadrovu kouli]] z&nbsp;křemíku s přesně určeným počtem atomů. Počet atomů v jednom molu látky je však hodně velký a vždy bude existovat malá odchylka způsobená chybou počítání atomů.<ref>Martin Žáček: [http://www.aldebaran.cz/bulletin/2008_28_kil.php Nová definice kilogramu], Aldebaran bulletin 28/2008</ref>

 

Za tímto účelem byl zkonstruován předmět ve tvaru koule z chemicky čistého křemíku s [[atomové číslo|atomovým číslem]] 28 a poloměrem lišícím se pouze o jednotky atomů – a současně nejdokonaleji kulatý předmět na Zemi.<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y World's Roundest Object!]</ref>

 

Stanovením elementárního náboje by bylo možné kilogram definovat pomocí [[magnetická síla|magnetické síly]] mezi vodiči se známým [[elektrický proud|proudem]], která tělesu udělí stanovené [[zrychlení]].

 

Kromě kilogramu se často používají následující jednotky:

 

Nanogram (značka '''ng''') je jedna tisícina mikrogramu.

 

Mikrogram (značka '''μg''') je tísícina miligramu (miliontina gramu, tzn.&nbsp;miliardtina kilogramu). V&nbsp;běžném životě je to příliš malé množství, aby mělo nějaký praktický význam. Běžně se však používá při sledování výskytu superstopových množství látek v&nbsp;přírodě (například některé vzácné prvky se mořské vodě vyskytují v&nbsp;řádu koncentrací μg/l, [[doporučená denní dávka]] [[vitamin&nbsp;B12|vitaminu&nbsp;B12]] je 2,5&nbsp;μg) nebo v&nbsp;[[jaderná fyzika|jaderné fyzice]] při udávání obsahu krátkodobě žijících [[izotop]]ů (μg/kg nebo dokonce μg/t).

 

Miligram (značka '''mg''') je tisícina gramu, tzn.&nbsp;miliontina kilogramu. Používá se nejčastěji v&nbsp;[[chemie|chemii]] či [[lékařství]], například obsahy běžných kovových prvků jako je [[měď]] nebo [[zinek]] se v&nbsp;živočišných a&nbsp;rostlinných tkáních pohybují v&nbsp;řádu jednotek až stovek&nbsp;[[mg/kg]]. Obsahy [[Alkalické kovy|alkalických kovů]] nebo typických aniontů jako [[uhličitany]] se v&nbsp;minerálních vodách obvykle uvádějí v&nbsp;[[mg/l]].

 

Gram (značka '''g''') je definován jako jedna tisícina kilogramu. Dnes se často využívá jako jednotka pro vážení přísad při vaření a&nbsp;nákupu potravin. Cena pro potraviny prodávané v&nbsp;menším množství než jeden kilogram bývá běžně uváděna jako cena za 100&nbsp;g. Také údaje o&nbsp;obsahu a&nbsp;složení jednotlivých potravin bývají vztahovány k&nbsp;hmotnosti 100&nbsp;g a&nbsp;tudíž odpovídají procentům hmotnosti. Gram je základní jednotkou hmotnosti ve starší soustavě [[Soustava CGS|CGS]].

 

Dekagram (oficiální značka v&nbsp;[[soustava SI|soustavě SI]] je '''dag''', ale v&nbsp;běžném životě se častěji používá zastaralé označení '''dkg''') je 10 gramů, tedy jedna setina kilogramu. Je to jednotka používaná převážně v&nbsp;maloobchodě s&nbsp;potravinami. Čech mluvící [[hovorová čeština|hovorovou češtinou]] kupující množství menší než jeden kilogram většinou definuje požadované množství v&nbsp;dekagramech (hovorově '''deka''': ''Dejte mi 20&nbsp;deka šunky, prosím.''). Přestože jednotková cena se v&nbsp;maloobchodě zpravidla udává na 100&nbsp;gramů nebo na kilogram, český zákazník kupuje na ''deka''.

 

Hovorově ''metrák'', odpovídá 100 kg. Značí se '''q'''.

{{podrobně|Metrický cent}}

 

Tuna (značka '''t''', někdy '''Mg''') je jednotka hmotnosti, která nepatří do [[soustava SI|soustavy SI]], avšak může se používat spolu s&nbsp;jednotkami SI. Odpovídá 1000&nbsp;kilogramům a znamená totéž co '''megagram'''. Vyšší řády hmotností se často vztahují k&nbsp;tuně (kilotuna, megatuna).

 

Jednotka ''tuna'' se používá např. v [[dopravní značení|dopravním značení]] pro vyjadřování povolené hmotnosti vozidla.

 

Kilotuna (značka '''kt''', dle SI ''gigagram'', '''Gg''') je tisíc tun, čili milion kilogramů.

 

 

== Instituce ==