Os direitos de tradução e adaptação foram gentilmente cedidos pelo National Physical Laboratory - NPL do Reino Unido. Tradução e adaptação organizada pelo Centro de Capacitação - CICMA do Inmetro.

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// MASSAO ESPECTRO DA MASSA

Sol2 x 1030 kg = 2.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000 kg

Torre Eiffel (Paris)

7.112 toneladas = 7.112.000 kg

Elefante Africano 1.6 x 109

O homem mais pesado 635 kg

Saco de Açúcar 1 kg

Moeda de R$1 ~7,5 g = ~0,0075 kg

Clipe de Papel 0,39 g = 0,00039 kg

Átomo de Hidrogênio

1,67 x 10-27 kg = 0,00000000000000

000000000000167 kg

> A hiStóriA do quilogrAMAEm 1790, Luiz XVI da França designou uma comissão de cientistas franceses para recomendar um sistema consistente de pesos e medidas. Em 19 de março de 1791, um novo sistema de unidades foi proposto à Academia de Ciências da França, incluindo uma unidade que era igual à massa de um volume definido de água destilada na temperatura de congelamento. As unidades propostas eram baseadas em constantes naturais, mas não seriam suficientemente precisas para as necessidades de hoje.

Nos 100 anos seguintes, essa definição de uma unidade de massa foi refinada e vários pesos foram fabricados, devendo ter uma massa igual à dele. Em 1879, a empresa Johnson Matthey and Co de Londres moldou

um lingote de uma liga de Platina e Irídio, um material bastante estável. A definição baseada em água foi abandonada e o peso de Platina/Irídio tornou-se o quilograma padrão (conhecido então como o protótipo internacional do quilograma K)

Em 1889 quarenta cópias do quilograma K foram autorizadas e distribuídas para os principais laboratórios nacionais de padrões, para serem seus padrões primários.

> CoNtANdo ÁtoMoS

Esta proposta relaciona o quilograma com a massa atômica, de forma que o quilograma é definido como a massa de uma certa quantidade fixa de átomos. O número de átomos em um cristal perfeito de Silício pode ser obtido medindo seu volume e dividindo pelo volume ocupado por um único átomo. Este volume é medido através de técnicas combinadas de interferência ótica e raios X. Esse processo fornece uma medição bastante exata da Constante de Avogadro NA.

A Constante de Avogadro NA é definida como o número de átomos presentes em 0,012 kg do isótopo 12 do Carbono e é o número de entidades em um mol de substância.

Esses métodos somente podem ser usados para medir a unidade de base se eles puderem medir exatamente a massa de um quilograma. O primeiro passo é obter a resolução. Isso já foi obtido pelo método elétrico. O passo seguinte é obter resultados que possam ser repetidos e o último passo é garantir que a montagem, procedimento e resultados possam ser duplicados em outros laboratórios. Tanto os pesquisadores da proposta elétrica, quanto aqueles que contam átomos estão buscando o objetivo final que é a medição de um quilograma com uma exatidão de um milionésimo de um porcento todas as vezes.

> o quilogrAMA elétriCo

Os padrões quânticos para grandezas elétricas, diferença de potencial elétrico e resistência, são baseados na constante de Planck e na carga de um elétron. São mais estáveis que o quilograma atual. O quilograma pode ser comparado com grande exatidão com esses padrões, utilizando-se uma montagem com uma bobina móvel, descrita abaixo:

Penduramos numa balança um quilograma de massa e uma bobina na qual circula uma corrente elétrica, que está num campo magnético. Medimos a corrente elétrica necessária para produzir uma força eletromagnética que equilibre a força gravitacional que age na massa. Dessa forma, o quilograma será definido como

O quilOgrama é a unidade Si para medição da massa. é a última unidade de base baseada em um objeto físico, ao invés de ser definida em função de uma constante natural, como é o caso do metro, definido em função da velocidade da luz. Todos os padrões de massa devem ser, em última análise, rastreados a este objeto único. Todavia, como a ciência e a indústria cada vez exigem uma maior exatidão nas medidas de massa, busca-se uma definição do quilograma em função de uma constante fundamental, de forma que ele possa ser medido com maior exatidão e possa ser realizado por outros laboratórios de padrões.

O quilograma padrão armazenado no Inmetro

Representação esquemática do quilograma elétrico

> o que teM de errAdo CoM uM objeto fíSiCo?O principal problema com um objeto físico é que sua massa pode mudar devido à perda de material ou contaminação vinda do ambiente. A massa de K pode ser hoje em dia ligeiramente maior ou menor do que aquela que havia quando ele foi feito em 1884, mas não há como provar isso.

Também é possível que um objeto seja perdido ou possa ser danificado. Na verdade, K é tão bem guardado que é muito improvável que isso ocorra. A nossa cópia está em uma câmara que o mantém limpo. E é guardado em um cofre à prova de bomba.

Outro problema é o enorme esforço que deve ser feito para termos uma cadeia de rastreamento entre, por exemplo, a cozinha de sua casa e o quilograma padrão.

> A defiNição do quilogrAMA

O quilograma (Kg) é a unidade de massa; ele é igual à massa do protótipo internacional do quilograma.

K, o protótipo internacional do quilograma, é feito de uma liga de Platina (90%) e Irídio (10%) e está guardado do Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) na França. K é usado para calibrar todos os pesos no mundo.

> iNMetro – o iNStituto NACioNAl de MetrologiA

O Inmetro é o órgão nacional responsável pelos padrões primários, de acordo com os acordos internacionais e realiza pesquisas de ponta para desenvolver e melhorar esses padrões.

a massa que pode ser suspensa pela força eletromagnética, quando uma certa quantidade de corrente flui na bobina.

A limitação desse procedimento é que a relação entre corrente e força eletromagnética depende da intensidade do campo magnético e da geometria da bobina, e nenhuma dessas grandezas pode ser determinada com suficiente exatidão. A forma de superar estas limitações é mover a bobina através do campo à velocidade constante. Isso gera uma diferença de potencial elétrico que depende dos mesmos parâmetros que a primeira medição e, assim, os efeitos do campo magnético e da geometria são cancelados no resultado final.

> eM buSCA de uMA defiNição fuNdAMeNtAl PArA o quilogrAMA

A busca ocorre em diversos laboratórios científicos, tentando encontrar uma maneira de definir o quilograma em termos de uma constante fundamental. Hoje em dia, duas propostas estão sendo testadas:

* Criando um quilograma elétriCo * Contando átomos

Kg

m

s

m

s

A (µ₀ ε₀)

V

Ω

Ω

Bobina Móvel

Capacitor