Laboratorio Costarricense de Metrología (LACOMET) 

La primera definición del kilogramo, decidida durante la Revolución francesa, especificaba la correspondencia del valor de esta unidad con la masa de un decímetro cúbico (un litro) de agua destilada a una atmósfera de presión y 3,98 °C. En la actualidad la definición corresponde a una medida materializada, única para todos los países del mundo, lo que indica una total dependencia del valor de esta magnitud a un objeto, pero más que eso, la dependencia de la mayoría de las transacciones comerciales del mundo a un solo  artefacto.

El Sistema Internacional de unidades (SI).

Ante la necesidad de uniformizar los sistemas de medida, por el avance de la revolución industrial de la última parte del siglo XIX y por el desarrollo de la comercialización y exportación de productos terminados, se reunieron en Francia 10 países europeos para discutir sobre este tema tan crítico a nivel mundial. Como resultado de esto se firma la Convención del Metro,o Tratado del Metro, del 20 de mayo de 1875, el cual es un tratado internacional que estableció tres organizaciones para atender los asuntos relativos a la preservación de seis magnitudes básicas para el “Sistema Métrico Decimal”, como se conoció en aquel entonces.
La propuesta de 1875 fue revisado en la sexta Conferencia General de Pesos y Medidas de 1921, y en 1960 el sistema de unidades establecido en 1875 fue renombrado como “Sistema Internacional de Unidades” (SI, del francés Système international d' unités).
La convención creó tres organizaciones principales:
1.    La Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM, del francés Conférence Générale des Poids et Mesures), un evento que tiene lugar cada cuatro años con los delegados de todos los Estados miembros.
2.    La Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM, por sus siglas del francés, Bureau International des Poids et Mesures), ubicada en el suburbio de Sèvres, en París, que resguarda las unidades básicas del SI.
3.    El Comité Internacional de Pesos y Medidas (CIPM, Comité international des Poids et Mesures), comité administrativo que se reúne anualmente en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.

Las unidades que representan las magnitudes básicas del SI,son la referencia internacional de las indicacionesy valoresde los instrumentos y artefactos de medida usados a nivel mundial. Todas estas indicacionesy valoresestán ligadas por una cadena ininterrumpida de calibraciones o comparaciones hasta las magnitudes del SI, lo que permite asegurar la equivalencia de las medidas realizadas por instrumentos similares en todo el mundo.
Nombres y símbolos de las unidades básicas que presentan las siete magnitudes básicas del SI son:

 

La masa es una de las magnitudes del SI de mayor importancia por su influencia en la definición de varias magnitudes más, y de muchas magnitudes derivadas.


El kilogramo.

La primera definición del kilogramo, decidida durante la Revolución francesa, especificaba la correspondencia del valor de esta unidad con la masa de un decímetro cúbico (un litro) de agua destilada a una atmósfera de presión y 3,98 °C. Las condiciones propuestas representaban un problema formal de realización ya que a esa temperatura el agua tiene la mayor densidad a presión atmosférica normal, esto quiere decir que esta definición era complicada de realizar con exactitud, en especial porque la densidad del agua depende en parte de la presión atmosférica, y las unidades que definen la unidad de la presión incluyen la masa como uno de sus factores, introduciendo una dependencia circular en la definición.
Para evitar estos problemas, el kilogramo fue redefinido mediante un artefacto, cuya masa formalizó una cantidad exacta para representar la definición original usada actualmente.

La definición actual del kilogramo corresponde entonces a la definición del Prototipo Internacional:
“Un kilogramo es una unidad básica del SI y corresponde a una medida materializada de masa igual a la masa de un cilindro recto de 39 milímetros de diámetro y 39 milímetros de altura, fabricado en una aleación de 90 % Platino y 10 % Iridio, que se encuentra en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres; Francia”.

Por su definición, el error en la medición del peso del Prototipo Internacional es exactamente cero, pues el Prototipo Internacional es el kilogramo.

Desde su definición inicial, la medida materializadapropuesta, el Prototipo Internacional,  ha pasado por procesos de control en los cuales se ha realizado la comparación de este con sus múltiples copias, distribuidas en todo el mundo, con base en estos estudios se han podido detectar pequeños cambios en la masa original del prototipo internacional, lo que significa una variación en su supuesta estabilidad.
Según el BIPM, el Prototipo Internacional del kilogramo parece haber perdido cerca de 50 microgramos en los últimos 100 años, la razón de la pérdida sigue siendo desconocida.
Lo anterior motiva la creación de una nueva definición de la unidad representativa de la magnitud de la masa, más confiable y reproducible en cualquier parte del mundo.
En la actualidad existen dos experimentos propuestos orientados hacia esta labor.

Esfera de Silicio y el número de Avogadro.
El primer experimento está basado en fijar el valor del número de Avogadro, para luego materializar la unidad de masa con una esfera de silicio, casi perfecta en su geometría y composición isotópica, cuyas características dimensionales se pueden conocer con gran exactitud. Específicamente, se determina el volumen ocupado por la esfera y cada uno de sus átomos, y finalmente, con el número de Avogadro, se determina la masa.

Balanza de Watt y constante de Planck.
El segundo experimento consiste en fijar el valor de la carga del electrón, o el de la constante de Planck, y luego mediante mediciones eléctricas se materializa el kilogramo utilizando un dispositivo denominado balanza de Watt. El nombre de “Balanza de Watt" proviene del hecho de que la masa de la muestra es proporcional al producto de corriente eléctrica y voltaje, dicho producto representa una potencia que se mide en vatios (watts). En resumen, se mide la corriente necesaria para soportar un peso en un campo magnético inducido, determinando de esta manera la masa de la muestra. Este sistema definiría el kilogramo en términos de corriente y voltaje. Dado que las unidades que definen corriente eléctrica y voltaje están definidas en función de constantes fundamentales (velocidad de la luz y constante de Planck), la unidad de masa quedaría también definida en función de constantes absolutas.

Referencias.


OIML, “Recomendación R 111, Weights of classes E1, E2, F1, F2, M1, M2, M3”, 2004.
SARTORIUS, “The Fundamentals of Weighing Technology”, 1996.
BIPM, “Brief History of the SI”, 2011,

http://www.bipm.org/en/si/history-si/

BIPM, “The Metre Convention”, 2011,

http://www.bipm.org/en/convention/

BIPM, “The International system of Units (SI)”, 8 edición, 2006.
NIST, “Guide for the Use of the International System of Units (SI)”, NIST Special Publication 811, 2008 Edition

http://scienceworld.wolfram.com/physics/SI.html

http://www.nist.gov/pml/pubs/sp330/index.cfm

http://es.wikipedia.org/wiki/Convenci%C3%B3n_del_Metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

http://www.cem.es/sites/default/files/00000392recurso.pdf

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