Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).
Le gramme a été introduit lors de l’unification des mesures régionales décidée pendant la Révolution française par la loi du 18 germinal an III (7 avril 1795), art. VI ds Bulletin des lois, 1re série, no 135. C'est un des éléments de la triade "longueur-poids-volume" : décimètre-(kilo)gramme-litre de cette unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que...).
Le gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et...) était initialement défini comme la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) d’un centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....) d’eau à la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de 4°C, qui correspond à un maximum de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...).
Le 22 juin 1799, un étalon en platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) d’un kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international...) (nom originel, le grave), soit la masse d’un décimètre (Un décimètre (symbole dm) vaut 10-1 = 0,1 mètre.) cube d’eau, fut déposé (ainsi qu’un étalon du mètre) aux Archives de France, grâce aux précédents travaux de divers savants, en particulier Lavoisier (guillotiné en 1794).
Cet étalon devint par définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) la représentation du kilogramme (mille grammes) par la loi du 10 décembre 1799.
Ce n’est qu’en 1875, cependant, que l’unité de masse fut redéfinie comme " kilogramme ", qui devint ainsi la seule unité du SI incluant un préfixe multiplicateur.
Un nouvel étalon en platine irridié de masse pratiquement identique au Kilogramme des Archives devait être réalisé dès 1875, mais la coulée fut rejetée car la proportion d’iridium, 11,1 %, se trouvait en dehors des 9 - 11 % spécifiés. Ce n’est qu’en 1889 que le Kilogramme des Archives fut remplacé par le prototype international du kilogramme, conservé depuis cette date au pavillon de Breteuil.
Le kilogramme est actuellement défini comme la masse d’un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) en platine iridié (90 % platine et 10 % iridium) de 39 mm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) et 39 mm de haut déclaré unité SI de masse depuis 1889 par le Bureau international des poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) et mesures (BIPM).
Cette unité de mesure (En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de...) est la dernière du SI à être définie au moyen d’un étalon matériel fabriqué par l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...), c’est-à-dire un artefact (Un artéfact ou artefact est un effet (lat. factum) artificiel (lat. ars, artis ). Le terme...). Celui-ci est conservé sous trois cloches de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) scellées dont il n’est extrait que pour réaliser des étalonnages (opération qui n'a eu lieu que trois fois depuis sa création).
Malgré ces précautions, la masse du prototype a déjà varié de quelques microgrammes.
Selon James Clerk Maxwell (James Clerk Maxwell (13 juin 1831 à Édimbourg, en Écosse -...) (1831 - 1879) :
Depuis que le SI a défini les valeurs des constantes de Josephson (CIPM (1988) Recommandation (Les industries ne fonctionnent pas correctement sans normes garantissant...) 1, PV 56; 19) et von Klitzing (CIPM (1988), Recommandation 2, PV 56; 20), il est possible de combiner ces valeurs (KJ ≡ 4,835 979 x 10+14 Hz/V et RK ≡ 2,581 280 7 x 10+4 Ω) avec la définition de l'ampère (Ampère peut désigner :) afin de définir le kilogramme comme ceci :
Le kilogramme est la masse qui subirait une accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) de précisément 2 x 10-7 m/s² lorsqu'elle est soumise à la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) par mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) entre deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) infinie, de section circulaire négligeable, placés à une distance de un mètre l'un de l'autre dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.), et à travers desquels passe un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) constant d’exactement 6,241 509 629.152 65 x 1018 charges élémentaires par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...).
Ces unités sont aussi utilisées en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) relativiste comme unités d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) (via la relation E=mc²).
Il est probable que, à la prochaine convention du BIPM, en octobre 2007, à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), le gramme sera défini comme unité dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la...), et la valeur de la constante de Planck (En physique, la constante de Planck, notée h, est une constante utilisée pour...) (h) sera figée à : 6,626 069 01 x 10-34 J.s
Cela dépendra de la précision améliorée de la balance du watt (Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour la...) et de sa concordance avec la précision améliorée de la mesure de la masse d'une mole de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...) très pur, ce qui dépend de la précision du mètre " rayons X ", qui pourra s'améliorer via les travaux du physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) Theodor W. Hänsch [1] [2].
Une autre approche serait de se baser sur le poids d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) défini d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...). Ce décompte n'est pas simple et pourrait être simplifié dans le cas d'un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) pur permettant ainsi de connaitre le nombre d'atomes par unité de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...). Des tentatives en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) ont été faite grâce à la fabrication d'une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une...) (relativement facile à usiner) de silicium, en tenant compte de la proportion des différents isotopes. La précision ainsi obtenue est de 3 sur 10 millions. Une boule de silicium 28 pourrait atteindre une précision de 2 pour 100 millions à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...) 2010[3].
Comme l’unité de base " kilogramme " comporte déjà un préfixe, les préfixes SI sont ajoutés par exception au mot " gramme " ou à son symbole g, bien que le gramme ne soit qu’un sous-multiple du kilogramme (1 g = 10-3 kg).
Par exemple :
Dans les anciens livres, seuls les multiples et sous-multiples du kilogramme sont utilisés :
Dans la pratique, seuls les multiples du kilogramme sont utilisés :
Correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...) entre les multiples du kilogramme du système international d'unités | ||||||||
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kg | Mg | Gg | Tg | Pg | Eg | Zg | Yg | |
kg | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-15 | 10-18 | 10-21 |
Mg | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-15 | 10-18 |
Gg | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-15 |
Tg | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 |
Pg | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 |
Eg | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 |
Zg | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 |
Yg | 1021 | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 |
Dans la pratique, seuls les sous-multiples du kilogramme sont utilisés (les unités en italiques sont peu usitées) :
Correspondance entre les sous-multiples du kilogramme du système international d'unités | ||||||||||||||
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yg | zg | ag | fg | pg | ng | µg | mg | cg | dg | g | dag | hg | kg | |
yg | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-15 | 10-18 | 10-21 | 10-22 | 10-23 | 10-24 | 10-25 | 10-26 | 10-27 |
zg | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-15 | 10-18 | 10-19 | 10-20 | 10-21 | 10-22 | 10-23 | 10-24 |
ag | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-15 | 10-16 | 10-17 | 10-18 | 10-19 | 10-20 | 10-21 |
fg | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-12 | 10-13 | 10-14 | 10-15 | 10-16 | 10-17 | 10-18 |
pg | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-9 | 10-10 | 10-11 | 10-12 | 10-13 | 10-14 | 10-15 |
ng | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-6 | 10-7 | 10-8 | 10-9 | 10-10 | 10-11 | 10-12 |
µg | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,001 | 10-4 | 10-5 | 10-6 | 10-7 | 10-8 | 10-9 |
mg | 1021 | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 | 10-4 | 10-5 | 10-6 |
cg | 1022 | 1019 | 1016 | 1013 | 1010 | 107 | 104 | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 | 10-4 | 10-5 |
dg | 1023 | 1020 | 1017 | 1014 | 1011 | 108 | 105 | 100 | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 | 10-4 |
g | 1024 | 1021 | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 1 000 | 100 | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 |
dag | 1025 | 1022 | 1019 | 1016 | 1013 | 1010 | 107 | 104 | 1 000 | 100 | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 |
hg | 1026 | 1023 | 1020 | 1017 | 1014 | 1011 | 108 | 105 | 104 | 1 000 | 100 | 10 | 1 | 0,1 |
kg | 1027 | 1024 | 1021 | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 105 | 104 | 1 000 | 100 | 10 | 1 |
On utilise également couramment des noms d'unités anciennes, mais arrondies à des valeurs " exactes "
Correspondance entre le kilogramme et les anciennes unités " métrisées " | ||||
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livre | kilogramme | quintal | tonne ( La tonne représente différentes unités de mesure ; Une tonne est un grand et large...) | |
livre | 1 | 0,5 | 0,005 | 5·10-4 |
grave | 2 | 1 | 0,01 | 0,001 |
kilogramme | 2 | 1 | 0,01 | 0,001 |
quintal | 200 | 100 | 1 | 0,1 |
tonne | 2 000 | 1 000 | 10 | 1 |
Les unités anglo-saxonnes sont assez largement utilisées de par le monde (Le mot monde peut désigner :). On utilise couramment les unités du système avoirdupois (av), et, dans certains cas spécifiques, les unités du système troy (t) : médicaments et métaux précieux.
La table ci-dessous indique les correspondances entre les unités ; les valeurs en italiques indiquent les croisement entre les systèmes anglo-saxons.
Correspondance avec les unités anglo-saxonnes (valeurs arrondies) | ||||||
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g | oz av | oz t | lb t | lb av | kg | |
g | 1 | 0,035 3 | 0,032 2 | 0,002 68 | 0,002 20 | 0,001 |
oz av | 28,3 | 1 | 0,911 | 0,076 0 | 0,062 5 (1/16) | 0,0283 |
oz t | 31,1 | 1,097 | 1 | 0,083 3 (1/12) | 0,068 6 | 0,031 1 |
lb t | 373 | 13,2 | 12 | 1 | 0,823 | 0,373 |
lb av | 454 | 16 | 14,6 | 1,22 | 1 | 0,454 |
kg | 1 000 | 35,3 | 32,2 | 2,68 | 2,20 | 1 |