ข้ามไปเนื้อหา

กิโลกรัม

แก้ไขลิงก์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
กิโลกรัม
ชุดตุ้มน้ำหนัก 5, 2, 1, 0.5 และ 0.2 กิโลกรัม ทำจาก เหล็กหล่อ
ข้อมูลทั่วไป
ระบบการวัดหน่วยฐานเอสไอ
เป็นหน่วยของมวล
สัญลักษณ์กก. 
การแปลงหน่วย
1 กก. ใน ...... มีค่าเท่ากับ ...
   อาวัวร์ดูปัวส์   ≈ 2.204622 ปอนด์[Note 1]
   หน่วยอังกฤษ   ≈ 0.0685 สลัก
   หน่วย ซ.ก.ว.   1000 กรัม
   หน่วยมวลอะตอม   6.02214076×1026 ดัลตัน

กิโลกรัม อักษรย่อ กก.[1] (อังกฤษ: kilogram : kg) เป็นหน่วยฐานของมวลตามระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (ระบบเอสไอ) มีสัญลักษณ์หน่วยเป็น กก. ซึ่งเป็นหน่วยวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และการค้าทั่วโลก นิยมเรียกย่อ ๆ ว่า กิโล[2] ซึ่งแปลว่า "หนึ่งพันกรัม"

กิโลกรัมเป็นหน่วยฐานเอสไอ ที่นิยามโดยอาศัยหน่วยฐานอีกสองหน่วย คือ วินาที เมตร และค่าคงที่พลังค์ ซึ่งเป็นค่าคงที่ที่ใช้ในการนิยามระบบเอสไอ[3] ห้องปฏิบัติการมาตรวิทยา (metrology laboratory) ที่มีอุปกรณ์ครบครันสามารถสอบเทียบเครื่องมือวัดมวล เช่น เครื่องชั่งคิบเบิล (Kibble balance) ให้เป็นมาตรฐานหลักสำหรับมวลกิโลกรัมได้[4]

กิโลกรัม ถูกนิยามครั้งแรกในปี พ.ศ. 2338 ระหว่างการปฏิวัติฝรั่งเศส ว่ามีมวลเท่ากับน้ำหนึ่งลิตร นิยามปัจจุบันของกิโลกรัม ใกล้เคียงกับนิยามเดิมภายใน 30 ส่วนในล้านส่วน (30 parts per million) ต่อมาในปี พ.ศ. 2342 แท่งแพลตินัมที่เรียกว่า "กิโลกรัมเดส์อาร์ไคฟ์" (Kilogramme des Archives) ถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐานของมวลแทน ในปี พ.ศ. 2432 แท่งทรงกระบอกทำจากแพลทินัม-อิริเดียม ซึ่งเรียกว่า "ต้นแบบกิโลกรัมสากล (International Prototype of the Kilogram - IPK)" กลายเป็นมาตรฐานของหน่วยมวลสำหรับระบบเมตริก และยังคงอยู่เช่นนั้นเป็นเวลา 130 ปี ก่อนที่จะมีการนำมาตรฐานปัจจุบันมาใช้ในปี พ.ศ. 2562[5]

นิยาม

[แก้]

กิโลกรัม ถูกนิยามโดยอาศัยค่าคงที่นิยาม 3 ประการ[3]:

  • ความถี่การเปลี่ยนสถานะของอะตอมเฉพาะค่าหนึ่ง (ΔνCs) ซึ่งกำหนดความยาวของวินาที
  • ความเร็วแสง (c) ซึ่งเมื่อรวมกับวินาทีแล้ว จะกำหนดยาวของเมตร
  • ค่าคงตัวของพลังค์ (h) ซึ่งเมื่อรวมกับเมตรและวินาทีแล้ว จะกำหนดมวลของกิโลกรัม

ตาม ที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัด (CGPM)

กิโลกรัม (สัญลักษณ์ kg) เป็นหน่วยฐานของมวลในระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (SI) นิยาม โดยการกำหนดค่าตัวเลขคงที่ของ ค่าคงตัวของพลังค์ (h) ให้มีค่าเท่ากับ 6.62607015×10−34 เมื่อแทนค่าในหน่วย จูลวินาที (J⋅s) ซึ่งเทียบเท่ากับ กิโลกรัม เมตรกำลังสอง ต่อ วินาที (kg⋅m2⋅s−1) โดยที่ เมตร และ วินาที ถูกนิยามโดยอาศัย ความเร็วแสง (c) และ ความถี่การเปลี่ยนสถานะของอะตอมซีเซียม (ΔνCs)

— CGPM [6][7]

เมื่อกำหนดตามหน่วยเหล่านั้น กิโลกรัม จะถูกกำหนดเป็น[8]:

kg = (299792458)2/(6.62607015×10−34)(9192631770)hΔνCs/c2 = 917097121160018/621541050725904751042hΔνCs/c2 ≈ (1.475521399735270×1040)hΔνCs/c2 .

โดยทั่วไปคำจำกัดความนี้สอดคล้องกับคำจำกัดความก่อนหน้านี้: มวลยังคงอยู่ภายใน 30 ส่วนในล้านส่วน ของมวลน้ำหนึ่งลิตร[9]

เส้นเวลาของคำจำกัดความก่อนหน้า

[แก้]
ต้นแบบกิโลกรัมสากล, ซึ่งมีมวลถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งกิโลกรัมตั้งแต่ปี พ.ศ. 2432 ถึง พ.ศ. 2562

กิโลกรัม ยังคงเป็นหน่วยเอสไอเพียงหน่วยเดียวที่นิยามโดยเทียบกับวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้น แทนที่จะเทียบกับความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติพื้นฐานทางฟิสิกส์เช่นหน่วยอื่น ๆ

คำจำกัดความใหม่ตามค่าคงที่พื้นฐาน

[แก้]
ระบบเอสไอ หลังการปรับปรุงใหม่ในปี พ.ศ. 2562 กิโลกรัม: ถูกนิยามใหม่โดยอาศัย วินาที, ความเร็วแสง และ ค่าคงตัวของพลังค์ แทนที่การอ้างอิงมวลของวัตถุ นอกจากนี้แอมแปร์ จะไม่ได้อ้างอิงกับกิโลกรัมอีกต่อไป
เครื่องชั่งคิบเบิล ซึ่งเดิมทีใช้ในการวัดค่าคงตัวของพลังค์ โดยอาศัยต้นแบบกิโลกรัมสากล (IPK) ปัจจุบันสามารถนำมาใช้ในการปรับเทียบมวลมาตรฐานรอง เพื่อใช้งานจริงได้

เมื่อแรกเริ่มนั้น หนึ่งกิโลกรัม นิยามไว้เท่ากับมวลของน้ำบริสุทธิ์ ปริมาตรหนึ่งลิตร ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียสและความดันบรรยากาศมาตรฐาน นิยามข้างต้นวัดให้แม่นยำได้ยาก เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ และความดันนิยามโดยมีมวลเป็นองค์ประกอบ ทำให้เกิดการขึ้นแก่กันเป็นวงกลมในนิยามของกิโลกรัมข้างต้น

เพื่อแก้ปัญหาข้างต้น จึงได้มีการนิยามกิโลกรัมใหม่ให้เท่ากับมวลของมวลมาตรฐานอย่างเที่ยงตรง ซึ่งมวลมาตรฐานดังกล่าวสร้างขึ้นโดยให้มีมวลเทียบเท่ากับมวลในนิยามเดิม นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1889 เป็นต้นมา ระบบเอสไอนิยามให้มวลหนึ่งกิโลกรัมเท่ากับมวลของมวลต้นแบบระหว่างชาติของกิโลกรัม ซึ่งเป็นทรงกระบอกสร้างจากโลหะเจือแพลทินัม-อิริเดียม ความสูงและเส้นผ่านศูนย์กลาง 39 มิลลิเมตร เก็บรักษาไว้ที่สำนักงานระหว่างประเทศว่าด้วยมาตราชั่งตวงวัด (Bureau International des Poids et Mesures) ได้มีการสร้างสำเนาอย่างเป็นทางการของมวลต้นแบบระหว่างชาติฯ ขึ้นหลายชิ้นด้วยกันเพื่อใช้เป็นมวลต้นแบบแห่งชาติ ซึ่งจะนำมาเปรียบเทียบกับมวลต้นแบบระหว่างชาติฯ ("Le Grand Kilo" เลอกรองกีโล) ประมาณทุก 10 ปี มวลต้นแบบระหว่างชาติฯ นั้นสร้างขึ้นราวคริสต์ทศวรรษ 1880

หากถือตามนิยาม ความคลาดเคลื่อนระหว่างการเปรียบเทียบซ้ำแต่ละครั้งของนิยามปัจจุบันจะต้องเป็นศูนย์ ทว่าในการถือปฏิบัติโดยทั่วไป ถือว่าความคลาดเคลื่อนดังกล่าวอยู่ในอันดับ 2 ไมโครกรัม ความคลาดเคลื่อนนี้พบจากการเปรียบเทียบมวลต้นแบบระหว่างชาติฯ กับมวลต้นแบบแห่งชาติทุกชิ้น เนื่องจากมวลต้นแบบแห่งชาติสร้างจากวัสดุเดียวกันและเก็บไว้ในสภาวะเดียวกัน จึงไม่มีเหตุผลเพียงพอที่จะกล่าวได้ว่ามวลต้นแบบระหว่างชาติฯ มีความเสถียรของมวลมากหรือน้อยไปกว่ามวลสำเนาอย่างเป็นทางการชิ้นอื่น ๆ ด้วยเหตุนี้การประมาณการความเสถียรของมวลต้นแบบระหว่างชาติฯ จึงสามารถกระทำได้ กระบวนวิธีเปรียบเทียบดังกล่าวนี้จะกระทำประมาณทุก 40 ปี

การแทนที่ต้นแบบกิโลกรัมสากล (IPK) เกิดจากหลักฐานที่สะสมมาเป็นเวลานาน ซึ่งชี้ว่า มวลของ IPK และสำเนาของมันมีการเปลี่ยนแปลง โดย IPK มีความคลาดเคลื่อนจากสำเนาประมาณ 50 ไมโครกรัม นับตั้งแต่ผลิตขึ้นในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 สิ่งนี้นำไปสู่ความพยายามแข่งขันหลายครั้งในการพัฒนาวิทยาการวัดที่มีความแม่นยำเพียงพอที่จะรองรับการแทนที่วัตถุอ้างอิงกิโลกรัมด้วยนิยามที่อิงตามค่าคงที่พื้นฐานทางฟิสิกส์โดยตรง[5]

ปัจจุบันเราพบว่ามวลต้นแบบระหว่างชาติของกิโลกรัมสูญเสียมวลไปประมาณ 50 ไมโครกรัมตลอดระยะเวลา 100 ปีที่ผ่านมา ซึ่งสาเหตุนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด (จากรายงานในนิตยสาร แดร์-ชปีเกิล ปี 2003 ฉบับ 26) การที่มวลของมวลต้นแบบฯ เปลี่ยนแปรไปจนสังเกตได้นี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ผลักดันให้มีการค้นหานิยามใหม่สำหรับกิโลกรัม เนื่องจากหากเราถือตามนิยามของกิโลกรัมในปัจจุบัน คำกล่าวที่ว่า "วัตถุใด ๆ ก็ตามในเอกภพ (เว้นแต่มวลต้นแบบระหว่างชาติของกิโลกรัม) ที่เมื่อ 100 ปีก่อนมีมวล 1 กิโลกรัม, และไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ นับตั้งแต่นั้นเป็นมา, ปัจจุบันจะมีมวลมากกว่าหนึ่งกิโลกรัมอยู่ 50 ไมโครกรัม" จะต้องนับว่าถูกต้องแม่นยำ เราจะเห็นว่าคำกล่าวข้างต้นขัดแย้งกับสามัญสำนึก นอกจากนี้ยังทำให้สูญเสียความมุ่งหมายในการนิยามหน่วยมาตรฐานของมวลไป เนื่องจากมาตรฐานไม่ควรเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรก็ได้เมื่อเวลาผ่านไป ทำให้มีการประชุมกันของนักวิทยาศาสตร์เพื่อสร้างนิยามใหม่ของ กิโลกรัม โดยมีผลตั้งแต่วันที่ 20 พฤษภาคม ค.ศ. 2019 โดยนิยามใหม่ของกิโลกรัมคือ กิโลกรัมหรือสัญลักษณ์ kg นิยามโดย ค่าคงตัวของพลังค์ เป็น 6.626070150 คูณ 10 ยกกำลัง -34 โดยมีหน่วยเป็น Js ซึ่งเท่ากับ kg m2 s-1 โดยเมตรและวินาทีนิยามในเทอมของความเร็วของแสงและนาฬิกา Caesium standard ตามลำดับเป็นการเปลี่ยนการนิยามจากวัตถุทางกายภาพเปลี่ยนเป็นนิยามอิงกับค่าคงที่ทางฟิสิกส์ [6][14]

หน่วยพหุคูณ

[แก้]

เนื่องจากหน่วยเอสไอหน่วยหนึ่ง ไม่สามารถมีคำนำหน้าหลายตัว (ดูค คำอุปสรรคเอสไอ) จึงมีการนำคำนำหน้าไปประกอบกับกรัม แทนที่จะเป็นกิโลกรัม ซึ่งมีคำนำหน้าเป็นส่วนหนึ่งของชื่ออยู่แล้ว[15] ตัวอย่างเช่น หนึ่งในล้านของกิโลกรัม คือ 1 มิลลิกรัม (mg) ไม่ใช่ 1 ไมโครกรัม (μkg)

พหุคูณเอสไอสำหรับหน่วยกรัม (g)
พหุคูณย่อย พหุคูณใหญ่
ค่า สัญลักษณ์ ชื่อ ค่า สัญลักษณ์ ชื่อ
10–1 g dg เดซิกรัม 101 g dag เดคากรัม
10–2 g cg เซนติกรัม 102 g hg เฮกโตกรัม
10–3 g mg มิลลิกรัม 103 g kg กิโลกรัม
10–6 g µg ไมโครกรัม 106 g Mg 'เมกะกรัม (เมตริกตัน)'
10–9 g ng นาโนกรัม 109 g Gg จิกะกรัม
10–12 g pg พิโกกรัม 1012 g Tg เทระกรัม
10–15 g fg เฟมโตกรัม 1015 g Pg เพตะกรัม
10–18 g ag อัตโตกรัม 1018 g Eg เอกซะกรัม
10–21 g zg เซปโตกรัม 1021 g Zg เซตตะกรัม
10–24 g yg ยอกโตกรัม 1024 g Yg ยอตตะกรัม
10−27 g rg รอนโตกรัม 1027 g Rg รอนนากรัม
10−30 g qg เควกโตกรัม 1030 g Qg เควตตากรัม
หน่วยที่นิยมใช้แสดงเป็นตัวหนา[Note 2]


ดูเพิ่ม

[แก้]

โน้ต

[แก้]
  1. ↑ อาวัวร์ดูปัวส์ปอนด์เป็นส่วนหนึ่งของระบบหน่วย ทั้งระบบ[[]] และ ระบบหน่วยวัดแบบอังกฤษ ซึ่งกำหนดไว้อย่างชัดแจ้ง 0.45359237 kilograms.
  2. ↑ Criterion: A combined total of at least five occurrences on the British National Corpus and the Corpus of Contemporary American English, including both the singular and the plural for both the -gram and the -gramme spelling.

อ้างอิง

[แก้]
  1. ↑ "Kilogram". Oxford Dictionaries. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ มกราคม 31, 2013. สืบค้นเมื่อ พฤศจิกายน 3, 2011.
  2. ↑ Merriam-Mebster definition of Kilo
  3. 1 2 International Bureau of Weights and Measures (20 May 2019), The International System of Units (SI) (PDF) (9th ed.), ISBN 978-92-822-2272-0, เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 18 October 2021
  4. ↑ "Mise en pratique for the definition of the kilogram in the SI". BIPM.org. July 7, 2021. สืบค้นเมื่อ February 18, 2022.
  5. 1 2 3 Resnick, Brian (May 20, 2019). "The new kilogram just debuted. It's a massive achievement". vox.com. สืบค้นเมื่อ May 23, 2019.
  6. 1 2 Draft Resolution A "On the revision of the International System of units (SI)" to be submitted to the CGPM at its 26th meeting (2018) (PDF), เก็บ (PDF)จากแหล่งเดิมเมื่อ April 2, 2021
  7. ↑ Decision CIPM/105-13 (October 2016). The day is the 144th anniversary of the Metre Convention.
  8. ↑ SI Brochure: The International System of Units (SI). BIPM, 9th edition, 2019.
  9. ↑ The density of water is 0.999972 g/cm3 at 3.984 °C. See Franks, Felix (2012). The Physics and Physical Chemistry of Water. Springer. ISBN 978-1-4684-8334-5.
  10. ↑ Guyton; Lavoisier; Monge; Berthollet; และคณะ (1792). Annales de chimie ou Recueil de mémoires concernant la chimie et les arts qui en dépendent. Vol. 15–16. Paris: Chez Joseph de Boffe. p. 277.
  11. ↑ Gramme, le poids absolu d'un volume d'eau pure égal au cube de la centième partie du mètre, et à la température de la glace fondante
  12. ↑ Zupko, Ronald Edward (1990). Revolution in Measurement: Western European Weights and Measures Since the Age of Science. Philadelphia: American Philosophical Society. ISBN 978-0-87169-186-6.
  13. ↑ "Treaty of the Metre". Encyclopædia Britannica. 2023. สืบค้นเมื่อ 18 July 2023.
  14. ↑ Decision CIPM/105-13 (October 2016). The day is the 144th anniversary of the Metre Convention.
  15. ↑ BIPM: SI Brochure: Section 3.2, The kilogram เก็บถาวร มีนาคม 29, 2016 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน

แหล่งข้อมูลอื่น ๆ

[แก้]
image icon NIST: K20, the US National Prototype Kilogram resting on an egg crate fluorescent light panel
image icon BIPM: Steam cleaning a 1 kg prototype before a mass comparison
image icon BIPM: The IPK and its six sister copies in their vault
image icon The Age: Silicon sphere for the Avogadro Project
image icon NPL: The NPL's Watt Balance project
image icon NIST: This particular Rueprecht Balance, an Austrian-made precision balance, was used by the NIST from 1945 until 1960
image icon BIPM: The FB‑2 flexure-strip balance, the BIPM's modern precision balance featuring a standard deviation of one ten-billionth of a kilogram (0.1 μg)
image icon BIPM: Mettler HK1000 balance, featuring 1 μg resolution and a 4 kg maximum mass. Also used by NIST and Sandia National Laboratories' Primary Standards Laboratory
image icon Micro-g LaCoste: FG‑5 absolute gravimeter, (diagram), used in national laboratories to measure gravity to 2 μGal accuracy

วิดิโอ

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=กิโลกรัม&oldid=11907522"