“千克”你用了那么久,知道它是怎么来的吗?



在国际单位制中,质量单位是一个基本单位,也是最早定义的基本单位之一,它与长度单位米可以视为一对孪生兄弟。

1791年,法国国民代表大会采纳米制单位时,把质量单位规定为在水的密度最大时的温度(4℃)下,1dm³的水的质量为kg。在制造铂铱合金米尺的同时,制造了一个铂铱合金千克砝码,并于1799年6月22日保存在巴黎的共和国档案局里,因而称为档案局千克,是当时法律上认可的质量标准。后来的准确测量表明,档案局千克与原来的1dm³的水的质量的定义有一定的差异:

档 案 局 千 克=1.000028[1dm³水的质量]

即两者相差28mg。由于档案局千克是法定千克体现者,决定将它的质量定义为1kg,中文称为1千克,或1公斤。


1878年,国际计量局(BIPM)向伦敦的约翰逊·马瑟公司订购了3个铂铱合金圆柱体砝码,分别用KI、KII和KIII表示,到货后在巴黎进行抛光和质量值的精密调准。

1880年,在巴黎天文台由4名技术人员将这3个砝码与“档案千克”砝码精心地比对测量,发现KIII砝码与“档案千克”砝码的质量最接近。1883年,BIPM选择KIII砝码作为国际千克原器。1882至1884年间,BIPM先后向约翰逊·马瑟公司订购的40个铂铱合金砝码,分别标以No.1至No.40的标记,将其质量偏差均调整到小于±1mg。

1887年10月15日,国际计量委员会(CIPM)正式决定,将KIII砝码的质量定义为质量单位千克。



1889年9月26日,第一届国际计量大会(CGPM)正式批准了以上选择,规定铂铱合金中铱的含量为10%,误差约在万分之一;其密度为21.6g/cm³,其高度与直径均为39mm。第一届CGPM后,将上述40个调准过的基准型铂铱合金砝码中的34个分发给各米制公约成员国,剩余6个中的两个被标记为No.30和No.31并作为BIPM的工作原器使用,KI砝码和KII砝码作为作证基准使用。1929年至1974年间,又增添制作了23个千克砝码,分别标记为No.41至No.63,除最后一个留用外,其他22个均先后分发给有关国家使用。1965年,中国计量科学研究院获得了No.61作为国家千克基准使用,当时的质量为1kg+0.271mg,0℃时的体积为46.3867cm³。

1901年,第三届CGPM对千克定义又明确规定了下列两点:

(1)千克是质量单位,它等于国际原器千克的质量。

(2)“重量”一词表示的量与“力”的性质相同;物体的重量是该物体的质量与重力加速度的乘积;并特别指出,一个物体的标准重量为该物体的质量与标准重力加速度的乘积(后一规定现已不再适用)。国际千克砝码保存在BIPM用3层玻璃罩制成的专用器皿内,如图1所示。


图1 保存在BIPM的国际千克砝码



来源:沈乃澂(中国计量科学研究院).计量学的世纪变迁——质量单位千克与物质的量摩尔定义的历史、现状和发展趋势(一).中国计量[J].2011.05 

备注:节选,题目自拟