Quilograma

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Quilograma
Quilograma padrão, 2.jpg
Massa de amostra de 1 kg armazenada no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia , EUA . O cilindro reto tem um diâmetro e uma altura de 39 mm e é feito de uma liga de platina (90%) e irídio (10%).
Informações gerais
Sistema SIM
Tamanho massa
Símbolo kg
Epônimo quilo e grama
Conversões
1 kg em ... ...equivalente a...
Unidade CGS 1 000 g
Unidade MTS 0,001 t
Unidade dos EUA / Imp2,20462 lb
35.274 onças
Unidade ST0,10197 UTM
Unidade Troy32.1507 oz t
Unidade Planck4.595 × 10 7 m P
Unidades atômicas1,0978 × 10 30 m e
Unidade SA5,02785 × 10 −31 M

O quilograma (grafia alternativa: quilograma) [1] [2] , usando o quilo comumente falado [3] [4] (símbolo: kg [N 1] ), é a ' unidade de medida da base da massa na Internacional Sistema de unidades de medida (SI) [5] correspondendo à massa de ≈ 4,595 × 10 7 mP , (relação com a massa unitária de Planck).

A 26ª Conferência Geral de Pesos e Medidas realizada em Versalhes de 13 a 16 de novembro de 2018 introduziu uma nova definição segundo a qual também o quilograma, como para as outras unidades básicas do SI, a partir de 20 de maio de 2019 se refere a uma constante física , [6 ] em particular à constante de Planck através de uma medição por meio da balança de Watt . [7] [8]

Historicamente, ele se originou como a massa de um litro (decímetro cúbico) de água destilada a uma temperatura de aproximadamente 4 ° C Até 20 de maio de 2019, era definida como a massa de um determinado cilindro de aproximadamente altura e diâmetro 4 cm de uma liga de platina - irídio depositada no Escritório Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres , França , também chamado de protótipo internacional. [9] [10]

O quilograma é igual a mil gramas (símbolo: g ).

Definição

O quilograma é a única unidade de medida do SI que, até 20 de maio de 2019, havia permanecido definida em relação a um artefato, e não por uma propriedade física. Ou seja, ainda seguia a abordagem típica de um sistema técnico .

O grama entrou no sistema métrico francês em 1 de Agosto 1793 , definido [11] , como a massa de um centímetro cúbico (10 -6 metros cúbicos ) de água a uma temperatura de 3,98 ° C em pressão atmosférica normal . Essa temperatura em particular foi escolhida porque, para isso, a água tem sua densidade máxima. Em 7 de abril de 1795, o quilograma apareceu como seu múltiplo (1 kg = 1 000 g).

Essa definição foi difícil de atingir com precisão, também porque a densidade da água está parcialmente relacionada à pressão, e a unidade de pressão inclui a massa entre os fatores, introduzindo uma dependência circular na definição do quilograma.

Para evitar esse problema, o quilograma foi redefinido como a massa precisa de uma massa padrão particular, criada para se aproximar da definição original e feita em 1875 . O protótipo internacional do quilograma "Le Grand Kilo", um cilindro reto com uma base circular medindo 39 mm de altura e diâmetro, feito de uma liga de platina e irídio , está guardado no Bureau International des Poids et Mesures ( International Bureau of Pesos e medidas ) no Pavillon de Breteuil em Sèvres , França .

Desde 1889 , o SI define a unidade de medida como igual à massa deste protótipo. Cópias oficiais do protótipo são disponibilizadas como protótipos nacionais, que são periodicamente comparadas com o protótipo de Paris, nos anos de 1889, 1946-1948 e 1988-1992; outra comparação extraordinária foi feita em 2014. [12]

Quando, em 1889 , a amostra do quilograma construído em 1875 foi comparada com a amostra anterior definida pela massa de água, percebeu-se que não concordavam, sendo o artefato equivalente a 1.000 027 dm³ de água. Optando por trocar a amostra em quilograma por um artefato mais preciso, os técnicos preferiram manter a amostra já em uso por quatorze anos, abandonando a definição ligada à massa de água. Além disso, considerando importante o volume vinculado à definição mantida, o litro foi introduzido como um volume de água a uma temperatura de 3,98 ° C à pressão atmosférica padrão de massa igual a um quilograma (definição suplantada em 1964 quando se decidiu fazer o litro é exatamente igual a um decímetro cúbico).

Por definição, o erro na replicabilidade do protótipo era zero; na verdade, foi avaliado na ordem de 2 microgramas. Isso resulta da comparação do protótipo com suas cópias oficiais, que são, na medida do possível, feitas do mesmo material e armazenadas nas mesmas condições. Não há motivos para acreditar que o protótipo seja mais ou menos estável do que as cópias oficiais. Parece que o quilo original perdeu cerca de 50 microgramas nos últimos 100 anos por motivos ainda desconhecidos (provavelmente devido à sublimação do metal, na verdade eles também "evaporam" com o tempo), por isso decidiu-se definir o quilograma por meio de leis físicas, e não mais por meio de uma amostra de referência. [13]

A conservação do antigo protótipo internacional foi realizada com os mais rigorosos critérios: utiliza-se uma cave blindada, para cuja abertura se requer o uso simultâneo de três chaves diferentes, guardada por três personalidades do Bureau international des poids et mesures . A inauguração ocorre com autorização do Comitê Internacional de Pesos e Medidas .

As condições de temperatura, pressão e umidade são constantes e o contato com a poeira é evitado segurando o protótipo sob três sinos de vidro. Este protótipo foi usado para comparações (aproximadamente a cada 40 anos). [12] Outras amostras da unidade de massa, feitas para os estados que aderem à Convenção do Metrô, diferem do progenitor em ± 0,3 mg. Seis dessas amostras foram usadas para reconstruir o protótipo internacional, no caso infeliz, ele se tornaria inútil [14] .

O inconveniente ligado à acessibilidade das amostras aliado à sua duvidosa exatidão têm convencido técnicos e cientistas a buscar uma definição mais satisfatória para quilograma.

Na Itália, a amostra do quilograma é mantida em Roma, no Ministério do Desenvolvimento Econômico .

Para evitar conflitos com uma antiga unidade de medida de peso, também chamada de quilograma, e com o uso do prefixo "quilo" no nome, em 1954 a Comissão Italiana de Metrologia propôs o nome "bes" (símbolo b ) para a ' unidade básica de medição de massa ; mas a proposta não obteve consenso internacional suficiente e, portanto, foi retirada. Em 1988 foi a vez da Comissão Sueca de Metrologia propor a substituição do termo "quilograma" por "GIO", em homenagem ao metrologista italiano Giovanni Giorgi , mas esta proposta também não teve sucesso [15] .

O Decreto do Presidente da República n. 802, de 12 de Agosto de 1982, transpôs a Directiva 80/181 / CEE relativa às unidades de medida ao estabelecer "as unidades de medida legais a utilizar para exprimir quantidades"; no anexo, o quilograma é indicado para a massa, definida como “igual à massa do protótipo internacional do quilograma (3ª CGPM, 1901, página 70 do relatório)”.

Nova definição

De 2010 a 2018, houve um esforço para introduzir uma nova definição do quilograma, por meio de constantes fundamentais ou atômicas. Isso para torná-lo mais preciso e exequível em qualquer laboratório especializado. [16]

As propostas apresentadas foram:

Esfera campeã do projeto Avogadro
  • Vincule a definição de quilograma à constante de Avogadro . O valor dessa constante universal é igual ao número de partículas contidas em um mol de qualquer substância. A dificuldade técnica desta abordagem está ligada à necessidade de contar com precisão o número de átomos da substância escolhida e, portanto, fazer com que a incerteza com a qual a constante de Avogadro é conhecida seja inferior àquela associada ao quilograma da amostra atual. [17]
  • A abordagem de acumulação de íons envolve o acúmulo de íons de ouro e a medição da corrente elétrica necessária para neutralizá-los.
  • O uso da balança de Watt (um aparelho eletromecânico usado para a definição do ampere ) para relacionar o quilograma à constante de Planck , e usando as definições de volts e ohms .
  • O uso da levitação de um supercondutor , que relaciona o quilograma às grandezas elétricas por meio da levitação de um corpo supercondutor em um campo magnético gerado por uma bobina supercondutora e pela medição da corrente elétrica que circula na bobina.
  • Uma vez que o valor da constante de Josephson (CIPM (1988) Recomendação 1, PV 56; 19) e da constante de Von Klitzing (CIPM (1988), Recomendação 2, PV 56; 20) foram conhecidos com precisão suficiente (KJ ≡ 4.835 979 × 1014 Hz / V e RK ≡ 2.581 280 7 × 104 Ω), foi proposto redefinir o quilograma como:

"O quilograma é aquela massa que sofre uma aceleração de 2 × 10 −8 m / s² se sujeita à força que se desenvolve entre dois condutores retos paralelos de comprimento infinito e seção circular desprezível, colocados no vácuo a uma distância de um metro , através da qual flui uma corrente elétrica constante de 6.241 509 629 152 65 × 10 18 cargas elementares (ou 1 coulomb ) por segundo. "

Em votação de 16 de novembro de 2018, o Bureau international des poids et mesures estabeleceu que, a partir de 20 de maio de 2019, o quilograma é definido por meio de uma propriedade física relacionada a uma constante fundamental [7] [8] , ou seja, como a quantidade de massa necessária para compensar uma força de em uma balança de Watt . Para que este último esteja em equilíbrio, uma certa quantidade de corrente deve ser passada e, devido às definições de volts e ohms , a medição do quilograma está relacionada à constante de Planck (6,626 070 15 × 10 −34 J s) [18] por meio da seguinte relação [19] :

Cadê é precisamente a constante de Planck.

Múltiplos e submúltiplos

Os prefixos SI são usados ​​para múltiplos e submúltiplos do quilograma. Deve-se notar que, ao contrário das outras unidades de medida, o quilograma é a única unidade de base que já contém um prefixo ("quilo", pretendido como 10 3 vezes a unidade de medida), de fato, múltiplos e submúltiplos se aplicam ao grama.

Além disso, no uso comum, algumas peculiaridades são relatadas: o megagrama (10 6 gramas) é chamado de tonelada , 100 quilos (ou 10 5 g), que não incluem um prefixo SI, são chamados de quintal . O miriagrama é usado para indicar 10 kg, mas agora está fora de uso. Essas unidades de medida, mesmo que não pertencentes ao SI, são reconhecidas por ele em virtude de seu amplo uso. Sempre de uso comum, que não está em um contexto estritamente científico ou técnico, o quilograma e o hectograma são por vezes referidos simplesmente como "quilo" e "hectograma", tomando a unidade de medida como certa.

  • 1 000 (10 3 ) gramas são chamados de quilogramas (kg)
  • 100 (10 2 ) gramas são chamados de hectogramas (hg)
  • 10 (10 1 ) gramas são chamados decagramas (dag)
  • gramas (g)
  • 0,1 (10 −1 ) gramas são chamados decigramas (dg)
  • 0,01 (10 −2 ) gramas são chamados de centigramas (cg)
  • 0,001 (10 −3 ) gramas são chamados miligramas (mg)
  • 0,000001 (10 −6 ) gramas são chamados de microgramas (µg)
  • 0,000000001 (10 -9 ) gramas são chamados de nanogramas (ng)

Micrograma

O micrograma (símbolo: µg , às vezes referido como mcg) é usado, junto com o miligrama (mg), para indicar a dosagem terapêutica de medicamentos ou oligoelementos . Por exemplo, a necessidade diária de ácido fólico ( vitamina B9 ) em uma mulher é 200 µg (0,2 mg), mas na gravidez é o dobro (400 µg = 0,4 mg).

A massa de um óvulo humano é de aproximadamente 1 µg.

Em alguns contextos, por exemplo na medicina, o micrograma é referido como gama ( γ ): 1 µg = 1 γ. [20]

Nanograma

Esta unidade de medida muito pequena, relacionada a um volume (por exemplo ng / ml ), é usada para indicar concentrações muito baixas de certas substâncias, por exemplo: dosagem terapêutica de alguns medicamentos , concentrações de enzimas , concentrações de poluentes, impurezas, doping etc.

Observação

  1. ^ Às vezes, incorretamente indicado com Kg ; veja Prefixos do Sistema Internacional de Unidades .

Referências

  1. ^ As unidades de medida , em inrim.it . Recuperado em 27 de dezembro de 2017 .
  2. ^ Tanto a forma quilograma ea forma quilograma são atestadas em dicionários, embora este último entrou em uso somente mais tarde. No que se refere à grafia oficial ou preferível em italiano, deve-se observar que a diretiva europeia e a legislação suíça sobre o assunto utilizam apenas a grafia em quilogramas, enquanto a legislação italiana admite ambas as formas. Mais precisamente, em novembro de 1982, na época da publicação da lei italiana, apenas se utilizava a grafia quilograma, mas já em fevereiro de 1983 o texto foi corrigido para substituir as ocorrências da palavra quilograma por quilogramas ; a dupla grafia foi consagrada definitivamente em abril de 2020, quando o texto foi alterado para que a unidade de medida aparecesse como quilograma ou quilograma . A este respeito, veja:
  3. ^ kilo , em Treccani.it - ​​Treccani Vocabulary online , Instituto da Enciclopédia Italiana. Recuperado em 22 de agosto de 2017 .
  4. ^ kilo , no Dizionario Garzanti . Recuperado em 22 de agosto de 2017 .
  5. ^ (EN) Livro de ouro IUPAC, "quilograma"
  6. ^ (EN) BIPM - Resolução 1 do 26º GFCM , em www.bipm.org. Recuperado em 22 de março de 2019 (arquivado do original em 4 de fevereiro de 2021) .
  7. ^ a b Pallab Ghosh, quilograma obtém uma definição nova , BBC, o 16 de novembro de 2018.
  8. ^ a b O mais recente: Mudança do marco ao quilograma aprovado , em New York Times , o 16 de novembro de 2018.
  9. ^ Em relação às novas unidades de medida, o quilograma , em ansa.it , ANSA , 19 de maio de 2019. Retirado em 20 de maio de 2019 .
  10. ^ «Le kilogram est l'unité de masse; é o mesmo na massa do protótipo internacional do quilograma ". Comptes rendus de la 3e Conférence Générale des Poids et Mesures (GFCM), 1901, p. 70
  11. ^ Por Antoine Lavoisier e René Just Haüy para a Comissão de Pesos e Medidas da Academia Francesa de Ciências .
  12. ^ A b (EN) IPK , em bipm.org, BIPM. Recuperado em 13 de julho de 2017 .
  13. ^ O "quilograma" muda de peso, Novo sistema de medição , em La Repubblica , 2005.
  14. ^ E. Arri e et alii, as medidas das quantidades físicas , Turin, Paravia, 1984.
  15. ^ Unidades de medida SI e recomendações para o uso de seus múltiplos e algumas outras unidades , na norma italiana UNI CEI ISO 1000: 2004 , Milão, UNI-CEI, 2004.
  16. ^ (EN) Revisão futura do SI , em www.bipm.org, BIPM. Recuperado em 13 de julho de 2017 .
  17. ^ Em busca do quilo perfeito , no Il Corriere della Sera , 1º de julho de 2018.
  18. ^ ( EN ) 26 GFCM - Resoluções Adotadas ( PDF ), em bipm.org . Recuperado em 22 de novembro de 2018 (arquivado do original em 19 de novembro de 2018) .
  19. ^ Quilograma - kg , em www.youmath.it . Recuperado em 4 de abril de 2021 .
  20. ^ (EN) HG Jerrard, A Dictionary of Scientific Units, 5th ed., Springer, 1986, p. 52, DOI : 10.1007 / 978-94-017-0571-4 , ISBN 978-0-412-28100-6 .

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