กิโลกรัม

ไฟล์:Kilogram.jpg

มวลต้นแบบระหว่างชาติของกิโลกรัม สร้างจากโลหะเจือแพลตินัม-อิริเดียม

กิโลกรัม (kilogram) สัญลักษณ์ kg เป็นหน่วยฐานเอสไอของมวล นิยามไว้เท่ากับมวลของมวลต้นแบบระหว่างชาติของกิโลกรัม

หน่วยพหุคูณ

หน่วยพหุคูณของกิโลกรัม ได้แก่

ตัวคูณ	ชื่อ	สัญลักษณ์		ตัวคูณ	ชื่อ	สัญลักษณ์
100	กรัม	g
10−1	เดซิกรัม	dg		101	เดคากรัม	dag
10−2	เซนติกรัม	cg		102	เฮกโตกรัม	hg
10−3	มิลลิกรัม	mg		103	กิโลกรัม	kg
10−6	ไมโครกรัม	µg		106	เมกะกรัม (เมตริกตัน)	Mg
10−9	นาโนกรัม	ng		109	จิกะกรัม	Gg
10−12	พิโกกรัม	pg		1012	เทระกรัม	Tg
10−15	เฟมโตเกรัม	fm		1015	เพตะกรัม	Pg
10−18	อัตโตกรัม	ag		1018	เอกซะกรัม	Eg
10−21	เซปโตกรัม	zg		1021	เซตตะกรัม	Zg
10−24	ยอกโตกรัม	yg		1024	ยอตตะเกรัม	Yg

นิยาม

กิโลกรัม ยังคงเป็นหน่วยเอสไอเพียงหน่วยเดียวที่นิยามโดยเทียบกับวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้น แทนที่จะเทียบกับความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติพื้นฐานทางฟิสิกส์เช่นหน่วยอื่น ๆ

เมื่อแรกเริ่มนั้น หนึ่งกิโลกรัม นิยามไว้เท่ากับมวลของน้ำบริสุทธิ์ ปริมาตรหนึ่งลิตร ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียสและความดันบรรยากาศมาตรฐาน นิยามข้างต้นวัดให้แม่นยำได้ยาก เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ และความดันนิยามโดยมีมวลเป็นองค์ประกอบ ทำให้เกิดการขึ้นแก่กันเป็นวงกลมในนิยามของกิโลกรัมข้างต้น

เพื่อแก้ปัญหาข้างต้น จึงได้มีการนิยามกิโลกรัมใหม่ให้เท่ากับมวลของมวลมาตรฐานอย่างเที่ยงตรง ซึ่งมวลมาตรฐานดังกล่าวสร้างขึ้นโดยให้มีมวลเทียบเท่ากับมวลในนิยามเดิม นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1889 เป็นต้นมา ระบบเอสไอนิยามให้มวลหนึ่งกิโลกรัมเท่ากับมวลของมวลต้นแบบระหว่างชาติของกิโลกรัม ซึ่งเป็นทรงกระบอกสร้างจากโลหะเจือแพลตินัม-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

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