Kilogram: definitie en geschiedenis
De kilogram (kg) is de SI-basiseenheid van massa. Sinds 20 mei 2019 is hij niet meer gekoppeld aan een metalen cilinder, maar aan de vastgelegde waarde van de constante van Planck: h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s.
- Symbool
- kg
- Soort
- SI-basiseenheid van massa
- Definitie sinds
- 20 mei 2019 (constante van Planck)
- Constante van Planck h
- 6,62607015 × 10⁻³⁴ kg·m²/s (exact)
- Oerkilogram
- 1889–2019, platina-iridium, 39 mm hoog en breed
- Nationaal metrologie-instituut NL
- VSL, Delft
- 1 kg water
- ca. 1 liter (bij 4 °C)
De definitie sinds 2019
Op de 26e Generale Conferentie voor Maten en Gewichten (CGPM) werd in november 2018 besloten om alle SI-basiseenheden te baseren op natuurconstanten. Voor de kilogram is dat de constante van Planck, waarvan de waarde exact is vastgelegd op 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s. Omdat 1 J·s = 1 kg·m²/s en de meter en seconde al via de lichtsnelheid en de cesiumfrequentie vastliggen, volgt de kilogram daar direct uit. De nieuwe definitie ging in op Wereldmetrologiedag, 20 mei 2019.
In het dagelijks leven merk je er niets van: een kilo is even zwaar als daarvoor. Het voordeel is dat de eenheid nu overal en altijd te realiseren is, zonder afhankelijk te zijn van één voorwerp.
De oerkilogram
Van 1889 tot 2019 was de kilogram gelijk aan de massa van het internationale prototype van de kilogram: een cilinder van 90 % platina en 10 % iridium, 39 mm hoog en 39 mm in doorsnede. Hij ligt onder drie glazen stolpen bij het BIPM in Sèvres bij Parijs. Landen kregen genummerde kopieën; in Nederland beheert het nationale metrologie-instituut VSL in Delft de massastandaarden.
Het probleem: vergelijkingen lieten zien dat de kopieën in ongeveer honderd jaar tot zo'n 50 microgram waren gaan afwijken van het origineel. Of het origineel lichter of de kopieën zwaarder werden, kon je principieel niet vaststellen; het origineel was per definitie precies 1 kg.
Hoe realiseer je de kilogram nu?
- Kibble-balans (vroeger wattbalans): vergelijkt de zwaartekracht op een massa met een elektromagnetische kracht die via kwantumeffecten aan h gekoppeld is.
- Röntgen-kristaldichtheidsmethode: je telt de atomen in een vrijwel perfecte bol van verrijkt silicium-28 (het internationale Avogadro-project).
- Voor weegschalen in winkels en industrie blijven gekalibreerde gewichten van roestvrij staal de praktische referentie.
De kilo in het dagelijks leven
Een liter water weegt bijna precies 1 kg; dat was in 1795 ook het idee achter de eerste definitie. In de winkel hoor je naast ‘kilo’ ook pond (500 g) en ons (100 g). Omrekenen naar Engelse eenheden doe je met de gewichtsomrekenaar; 1 kg is 2,2046 Engelse pound. Let op: de kilogram is een eenheid van massa, niet van kracht, zie gewicht en massa.
| Eenheid | Waarde |
|---|---|
| 1 ton (t) | 1.000 kg |
| 1 kilogram (kg) | 1.000 g = 10 ons = 2 pond |
| 1 gram (g) | 1.000 mg |
| 1 kg in Engelse pound (lb) | 2,2046 lb |
| 1 kg in ounces (oz) | 35,27 oz |
Veelgestelde vragen
Hoe is de kilogram gedefinieerd?
Sinds 2019 via de exact vastgelegde waarde van de constante van Planck, h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ kg·m²/s, samen met de definities van meter en seconde.
Waar ligt de oerkilogram?
Bij het Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten (BIPM) in Sèvres bij Parijs. Sinds 2019 is hij niet meer de definitie, maar hij wordt nog bewaard.
Is een kilo sinds 2019 zwaarder of lichter geworden?
Geen van beide. De waarde van h is zo gekozen dat de nieuwe kilogram binnen de meetonzekerheid gelijk is aan de oude.
Hoeveel ons en pond is een kilo?
Een kilo is 10 ons of 2 pond (in Nederlands spraakgebruik: 1 ons = 100 g, 1 pond = 500 g).
Bronnen
- BIPM – SI-Broschüre, 9. Auflage (2019)
- PTB – Physikalisch-Technische Bundesanstalt
- CGPM-Resolution 1 (2018)