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| キログラム | |
|---|---|
 鋳鉄製の5、2、1、0.5、0.2キログラムの重りのシリーズ | |
| 一般情報 | |
| 単位系 | SI |
| 単位 | 質量 |
| シンボル | kg |
| コンバージョン | |
| 1kgで… | ...は...に等しい |
| アヴォワデュポワ | |
| 英国重力 | ≈0.0685 スラグ |
| CGS単位 | 1000グラム |
| 原子質量単位 | 6.022 140 76 × 10 26 日 |
キログラム（kilogramme [1]とも綴られる）は、国際単位系（SI）における質量の基本単位で、単位記号はkgである。 [ 1]世界中の科学、工学、商業で広く使用されている計測単位で、口語では単にキロと呼ばれることが多い。[2]これは「1000グラム」を意味する。
キログラムはSI基本単位であり、秒とメートルという2つの基本単位と、SI定義定数であるプランク定数によって定義されます。[3] : 131 適切な設備を備えた計量研究所では、キブル天秤などの質量測定器をキログラム質量の一次標準として校正することができます。[4]
キログラムはもともと1795年のフランス革命時に1リットルの水の質量として定義されました。現在のキログラムの定義は、この元の定義と30 ppm以内で一致しています。1799年にプラチナのキログラム・デ・アーカイブが質量の標準としてこれに取って代わりました。1889年にプラチナイリジウムのシリンダーである国際キログラム原器( IPK) がメートル法の質量単位の標準となり、 2019年に現在の標準が採用されるまで130年間その地位を維持しました。[5]
意味
キログラムは3つの定数で定義されます: [3]
- 特定の原子遷移周波数ΔνCsは、 1秒の持続時間を定義する。
- 光の速度 cは秒と組み合わせるとメートルの長さを定義します。
- プランク定数 h は、メートルと秒と組み合わせてキログラムの質量を定義します。
国際度量衡総会(CGPM) による正式な定義は次のとおりです。
キログラム（記号kg）は質量のSI単位である。これはプランク定数 hの固定数値を次のように定義される。6.626 070 15 × 10 −34を J⋅s の単位で表すと kg⋅m 2 ⋅s −1に等しく、メートルと秒はcとΔ ν Csで定義されます。
— CGPM [6] [7]
これらの単位で定義すると、kgは次のように表されます。[8]
- kg = （299 792 458）2/（6.626 070 15 × 10 −34 )(9 192 631 770 ) h Δ ν Cs/2 2ページ = 917 097 121 160 018/62 154 105 072 590 47510 42 h Δ ν Cs/2 2ページ ≈ (1.475 521 399 735 270 × 10 40 ) h Δ ν Cs/2 2ページ .
この定義は、以前の定義と概ね一致しており、質量は1リットルの水の質量の30ppm以内に留まります。[ 9 ]
以前の定義のタイムライン
- 1793年：グレイ（キログラムの前身）は1リットル（dm 3 ）の水の質量として定義され、18841グレインと決定された。[10]
- 1795年：グラム（ 1キログラムの1000分の1 ）は、氷の融点における1立方センチメートルの水の質量として暫定的に定義されました。 [11]
- 1799年：キログラム・デ・アーカイブが試作品として製造された。その質量は、最大密度の温度である約4 ℃における1dm 3の水の質量に等しかった。[12]
- 1875年-1889年: 1875年にメートル条約が調印され、 1879年に国際キログラム原器（IPK）が作成され、1889年に採用されました。 [13]
- 2019年：キログラムは、2018年11月16日に開催された国際度量衡総会（CGPM）で承認され、プランク定数、光速度、133 Csの超微細遷移周波数に基づいて定義されました。[5]
名称と用語
キログラムは、SI接頭辞（キロ）を名前の一部に持つ唯一の基本SI単位である。キログラムまたはキログラムという語は、フランス語のキログラム[14]に由来しており、それ自体は学術的な造語であり、ギリシア語のχίλιοι khilioi「千」の語幹を、ギリシア語のγράμμαに由来する「小さな重さ」を意味する後期ラテン語のグラム[15]に接頭辞として付けたものである。キログラム という語は、1795年のジェルミナル18日の法令[16]でフランスの法律に書き込まれ、その法令は2年前にフランス国民公会 で導入された暫定単位系を改訂したもので、その法令では、グラヴェは1立方センチメートルの水の重さ（ポイド）として定義され、グラヴェの1/1000に等しかった。[17] 1795年の法令では、グラヴェはグラムに、グラヴェはキログラムに置き換えられた。[12]
1795年にこの単語が英語で初めて使用されたとき、フランス語の綴りがイギリスで採用され、[18] [14]米国ではキログラムの綴りが採用されました。イギリスでは両方の綴りが使用されていますが、「キログラム」の方がはるかに一般的です。 [1]重量または計量で取引する際に使用する単位を規制する英国の法律では、どちらの綴りも使用できません。[19]
19世紀に、キログラムの短縮形であるフランス語の「キロ」が英語に輸入され、キログラム[20]とキロメートル[21]の両方の意味で使われてきました。代替としてキロは受け入れられていますが、たとえばエコノミスト[22]では「キロ」は受け入れられていますが、カナダ政府のTermium Plusシステムでは「科学的および技術的な文章ではSI（国際単位系）の使用法」では使用が認められておらず、ラス・ロウレットの測定単位辞典では「一般的な非公式な名称」と説明されています。[23] [24] 1866年に米国議会がメートル法に法的地位を与えたとき、キログラムの代わりにキロという言葉を使用することを許可しましたが、[25] 1990年にキロという言葉の地位を取り消しました。[26]
SIシステムは1960年に導入され、1970年にBIPMはSIパンフレットの発行を開始しました。このパンフレットには、 CGPMによる単位に関するすべての関連決定と勧告が含まれています。SIパンフレットには、「単位記号または単位名に略語を使用することは許可されていません...」と記載されています。[27] [注2]
東アジアの文字セットで使用する場合、SI 記号はCJK 互換ブロック内の単一の Unicode 文字U+338F ㎏ SQUARE KGとしてエンコードされます。
基本定数に基づく再定義
国際キログラム原器（IPK）を一次標準として置き換える動きは、IPKとその複製の質量が変化しているという長年にわたる証拠の蓄積によって推進された。19世紀後半に製造されて以来、IPKは複製と約50マイクログラム異なっていた。このため、キログラムの人工物を物理的な基本定数に直接基づく定義に置き換えるのに十分な精度の測定技術を開発するための競争的な取り組みがいくつか行われた。[5]
国際度量衡委員会（CIPM）は2018年11月に、プランク定数を正確に定義してキログラムを定義する改訂を承認した。6.626 070 15 × 10 −34 kg⋅m 2 ⋅s −1 となり、事実上キログラムを秒とメートルで定義することになった。この新しい定義は2019年5月20日に発効した。[5] [6] [28]
再定義以前は、キログラムとキログラムをベースとした他のいくつかのSI単位は、 1799年から1889年まではキログラム・デ・アーカイブ、1889年から2019年まではIPKという人工の金属工芸品によって定義されていました。 [5]
1960年に、メートルは、それ以前に同様に2つの目盛りが付いた単一の白金イリジウム棒を基準として定義されていましたが、不変の物理定数（クリプトンから放出される特定の光の波長、[29]、後に光速）に基づいて再定義され、書面による仕様に従うことで、異なる研究室で独立して標準を再現できるようになりました。
2005年の第94回国際度量衡会議では、キログラムについても同様の措置をとることが勧告された。[30]
2010 年 10 月、CIPM は、キログラムをプランク定数h (エネルギーと時間の次元を持つため、質量× 長さ2 / 時間) とその他の物理定数で定義するという「意図に留意する」という決議を国際度量衡総会 (CGPM) に提出することを投票で決定しました。[31] [32]この決議は2011年10月のCGPM第24回会議[33]で承認され、2014年の第25回会議でさらに議論されました。[34] [35]委員会は大きな進歩があったことを認識しましたが、改訂された定義を採用するにはデータがまだ十分に堅牢ではないと結論付け、2018年に予定されている第26回会議で採用できるように作業を継続する必要があります。 [34]このような定義は、十分な精度、正確さ、安定性を備えている限り、プランク定数でキログラムを描写できるあらゆる装置を理論的に使用できるようにします。キブル天秤はこれを実現する方法の1つです。[36]
このプロジェクトの一環として、多種多様な技術やアプローチが検討され、長年にわたって研究されました。これらのアプローチの一部は、最終的には物理定数に基づくか物理定数に追跡可能な測定技術と材料特性を使用して、要求に応じて新しいキログラム質量のプロトタイプを再現可能な形で製造できる装置と手順に基づいています (ただし、並外れた労力が必要です)。その他のアプローチは、手動で調整されたキログラム試験質量の加速度または重量を測定し、物理定数への追跡を可能にする特別なコンポーネントを介してその大きさを電気的に表現するデバイスに基づいています。すべてのアプローチは、重量測定値を質量に変換することに依存しているため、実験室で重力の強さを正確に測定する必要があります (重力測定)。すべてのアプローチでは、1 つ以上の自然定数を定義された値に正確に固定します。[要出典]
SI倍数
SI単位系には複数の接頭辞をつけることができないため（SI接頭辞を参照）、接頭辞は、すでに名前の一部として接頭辞が付いている基本単位キログラムではなく、グラムに追加されます。 [37]たとえば、100万分の1キログラムは1 mg（1ミリグラム）であり、1 μkg（1マイクロキログラム）ではありません。
SI 重量名に関する実際的な問題
- マイクログラムが省略されているときにミリグラムとマイクログラムを混同することで、重大な投薬ミスが発生しています。[38] SI 単位の「μg」ではなく「mcg」という略語は、米国の医療従事者に対して医療機関認定合同委員会(JCAHO) によって正式に義務付けられています。[39]英国では、国立医療技術評価機構とスコットランド緩和ケアガイドラインで、「マイクログラム」と「ナノグラム」は両方ともフルネームで表記する必要があり、「mcg」や「μg」と省略してはならないと規定されています。[38] [40]
- ヘクトグラム（100g）（イタリア語：ettogrammoまたはetto）は、イタリアの小売食品業界で非常に一般的に使用されている単位です。[41] [42] [43]
- 以前の標準的な綴りと略語である「deka-」と「dk」は、「dkm」（デカメートル）や「dkg」（デカグラム）などの略語を生み出しました。[44] 2020年現在、[アップデート]中央ヨーロッパの一部では、チーズや肉などの一部の食品の小売店で「dkg」（10グラム）という略語がまだ使用されています。[45] [46] [47] [48] [49]
- メガグラムという単位名が使われることは稀で、その場合でもSI標準との厳密な一貫性が求められる技術分野でのみ使われるのが一般的である。ほとんどの場合、代わりにトンという名前が使われる。トンとその記号「t」は1879年にCIPMによって採用された。これはSIと併用するためにBIPMによって承認された非SI単位である。BIPMによると、「この単位は英語圏の国では「メートルトン」と呼ばれることもある」とのことである。[50]
参照
- 慣性 – 古典物理学の基本原理
- キブルバランス – 電気機械式重量測定器
- キログラム力 – 1キログラムの質量の地球上での重量
- 質量と重量 – 質量と重量の違い
- メートル法 – メートルを基準とした計測システム
- 国立標準技術研究所 – 米国の計測標準研究所 (NIST)
- ニュートン – 物理学における力の単位
- 標準重力 – 地球上の標準重力加速度
- 重量 – 重力による質量にかかる力
注記
- ^常用ポンドは 、米国慣用単位系と帝国単位系の両方の一部です。次のように定義されています。 0.453 592 37 キログラム.
- ^ フランス語のテキスト (権威あるテキスト) には、「Il n'est pas autorisé d'utiliser des abréviations pour lesSymboles et noms d'unités ...」と記載されています。
- ^基準: -gramと -grammeの両方のスペルの単数形と複数形を含め、British National CorpusとCorpus of Contemporary American Englishに合計 5 回以上出現すること。
参考文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、キログラムに関連するメディアがあります。
 NIST: 卵型の蛍光灯パネルの上に置かれた米国の国家キログラム原器 K20 | |
| BIPM:質量比較の前に 1 kg のプロトタイプを蒸気洗浄する | |
| BIPM: IPKとその6つの姉妹コピーが保管庫に保管されている | |
| 時代: アボガドロ計画のためのシリコン球 | |
| NPL: NPLのワットバランスプロジェクト | |
| NIST: このオーストリア製の精密天秤、ループレヒト天秤は、1945年から1960年までNISTで使用されていました。 | |
| BIPM: FB-2 フレクチャーストリップ天秤は、100億分の1キログラム (0.1 μg)の標準偏差を特徴とする BIPM の最新の精密天秤です。 | |
| BIPM: メトラー HK1000 天秤。1 μg の分解能と 4 kg の最大質量を特徴としています。NIST およびサンディア国立研究所の一次標準研究所でも使用されています。 | |
| Micro-g LaCoste: FG-5 絶対重力計 (図)。国立研究所で 2 μGal の精度で重力を測定するために使用されています。 |
- NIST、キログラムを定義する「ワットバランス」法の精度を向上
- 英国国立物理学研究所 (NPL): キログラムを物理的な人工物で定義することで何か問題が生じますか? (FAQ – 質量と密度)
- NPL: NPLキブル残高
- フランスの計量学:ワットバランス 2014年3月19日アーカイブ、Wayback Machine
- オーストラリア国立計測研究所：アボガドロ定数によるキログラムの再定義
- 国際度量衡局 (BIPM): ホームページ
- NZZフォリオ：1キログラムの本当の重さ
- NPL:質量、重量、力、荷重の違いは何ですか?
- BBC:キログラムの測定
- NPR:このキログラムは減量の問題がある、国立標準技術研究所の物理学者リチャード・シュタイナーへのインタビュー
- キログラムの再定義のためのアボガドロ定数とモルプランク定数
- 待望のキログラムの定義の実現
- サンプル、イアン（2018年11月9日）。「科学者ら、1世紀ぶりにキログラム単位への変更に投票」。ガーディアン。 2018年11月9日閲覧。
ビデオ
- BIPM – YouTubeチャンネル
- 「物理学におけるプランク定数の役割」 – 2018年11月にフランスのベルサイユで開催された第26回CGPM会議で、IPKを置き換える投票がYouTubeで行われた際のプレゼンテーション