Nguồn gốc của đơn vị kilogram (kg)

Nhiều thế kỷ trước khi các đơn vị đo lường xuất hiện, con người không có một đơn vị tiêu chuẩn giữa các nước. 

Ở châu Âu, khối lượng được xác định bởi một đơn vị tên “pounds” (ký hiệu lbs) và các nước khác nhau đều có một giá trị pound khác nhau. 

Sự khác nhau này cũng cũng trở thành một trở ngại về giao thương giữa các nước khi họ không có tiếng nói chung về giá trị đơn vị. Thậm chí trong nội địa nước Anh thời đó, họ có nhiều loại “pounds” khác nhau: Troy pound, tower pound, merchant’s pound, London pound có khoảng giá trị từ 350 đến 467 grams. 

Việc gặp khó khăn khi chuyển đổi khối lượng khác nhau thúc đẩy John Wilkins đề xuất ra một loại đơn vị mới: Kilogram

Định nghĩa đầu tiên

Vào năm 1668, John Wilkins, một nhà triết học người Anh, đề xuất một đơn vị có thể sử dụng trên toàn thế giới được định nghĩa bằng khối lượng của nước.

Tuy nhiên, yêu cầu này bị bỏ ngỏ cho tới năm 1793, Học viện khoa học của Pháp quyết định tạo ra một đơn vị đo lường mới được xác định bằng khối lượng của  1 dm2 của nước chưng cất ở 0 °C. Đơn vị này được gọi là “grave”. Tuy nhiên, đây chỉ là giá trị tạm thời bởi khi đó chưa có khái niệm về đề-ci-mét trước năm 1798. 

Ngay sau đó, “grave” được đổi tên thành “gramme” (gram). 1 grave bằng 1,000 grams hoặc 1 kilogram. Sau này, kilogram được xác định bằng nước ở 3.98 °C - nhiệt độ khi nước nguyên chất nặng nhất. 

Đến năm 1798, khi đơn vị meter (mét) được định nghĩa chính xác, mẫu thử nghiệm tạm thời của khối đồng cho thấy nó nặng hơn 0.09%. Vào năm 1799, mẫu thử mới của kilogram được thay thế bằng bạch kim. Dữ liệu về mẫu thử này được lưu tại “kho lưu trữ tự do” (Archives of the Republic) và được gọi là “bản lưu trữ về Kilogram”. Định nghĩa kilogram mới được giữ nguyên gần 1 thế kỷ.

Mẫu thử nghiệm kilogram quốc tế

Vào năm 1879, một thử nghiệm về đơn vị kilogram mới được tạo ra bằng hợp kim chứa 90% bạch kim và 10% iridium. Năm 1883, khối lượng của hợp kim này được xác định bằng với mẫu thử nghiệm trước đó. Và chính thức trở thành định nghĩa mới của kilogram. 

Mẫu thử nghiệm này được biết đến với tên gọi “IPK” hoặc “Grand K”, nó được lưu trữ tại két sắt dưới tầng hầm của Pavillon de Breteuil gần Paris.

Có nhiều mẫu thử nghiệm IPK được tạo ra và phân phối cho các nước trên thế giới. Các mẫu được phân biệt bằng ký hiệu Knn (với nn là số thứ tự). Mỹ giữ 4 mẫu: K4, K20, K79 và K85. Canada có 2 mẫu: K50 và K74, Hungary có một mẫu (K16),....

Những mẫu copy không hoàn toàn giống bản gốc về mặt khối lượng. 

Hiện tại, khối lượng của IPK được định nghĩa là đơn vị kilogram trong hệ thống đo lường quốc tế.

Mẫu thử kim loại IPK đại diện cho giá trị của kilogram được bảo quản trong lồng kính

Vấn đề của mẫu thử vật lý

Khối lượng của các mẫu IPK sẽ thay đổi theo thời gian vì nhiều lý do bên ngoài. Mặc dù được bảo vệ ở trong môi trường kín, khối lượng của chúng vẫn tăng lên bởi sự oxy hóa của không khí. 

Do đó, các mẫu IPK được vệ sinh định kỳ bằng phương pháp đặc biệt, nhưng lại dẫn tới vấn đề khác: Giảm khối lượng. 

Việc giữ khối lượng cho mẫu IPK là rất quan trọng vì nó định nghĩa giá trị của đơn vị kilogram. Khối lượng của chúng sẽ được theo dõi định kỳ và so sánh với các mẫu copy khác.

Những năm gần đây đã có những đề xuất khác nhau để thay thế mẫu thử vật lý nhưng vẫn đang còn bỏ ngỏ. Mẫu thử IPK sau 131 năm vẫn là định nghĩa chính thức cho đơn vị kilogram.

Ngày đăng 20-04-2020