キログラム
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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...と等しい
   常用   
   英国重力   ≈0.0685スラッグ
   統一原子質量単位   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あり、1000グラムに等しい。単位記号はkgである。[ 1 ]「キログラム」という単語は、メートル法の接頭辞「kilo- 」 （1000を意味する）と「グラム」を組み合わせたものである。 [ 2 ]一般的に「キロ」（複数形は「kilos」）と略される。 [ 3 ]

キログラムはSI基本単位であり、最終的にはSIの3つの定義定数、すなわちセシウム133原子の特定の遷移周波数、光速、プランク定数によって定義されます。[ 4 ] : 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機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。[ 5 ]

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（当初は0  ℃ 、後に最大密度の温度である約4℃に変更された）として定義された。現在のキログラムの定義は、この元の定義と30 ppm（0.003%）以内で一致している。1799年、白金製のキログラム・デ・アーカイブが質量の標準としてこれに取って代わった。1889年、白金・イリジウム製の円筒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年に現在の定義が採用されるまで130年間その地位を維持した。[ 6 ]

意味

キログラムは3つの定数で定義される：[ 4 ]

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。プランク定数hの固定値を次のように定義する。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 [ 7 ] [ 8 ]

これらの単位で定義すると、kgは次のように表されます。[ 4 ]

kg = ⁠（299 792 458 ) 2/（6.626 070 15 × 10 −34 )(9 192 631 770 )⁠ ⁠h Δ ν Cs/c 2⁠
≈ （1.475 5214 × 10 40 ) ⁠h Δ ν Cs/c 2⁠。

この定義は、以前の定義と概ね一致しています。キログラムは、最大密度の温度（約4  ℃）における1リットルの水の質量の30万分の1 （0.003％）以内に収まり、その温度における水の密度は1kg/Lに非常に近くなります。[ 9 ]

以前の定義のタイムライン

国際キログラム原器。1889年から2019年までその質量は1キログラムと定義されていました。

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SI基本単位である。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 ]に由来する。キログラム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に由来する後期ラテン語の「小さな重さ」を意味するグラム[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年の 法令[ 16 ]でフランスの法律に明記された。この法令は、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、グラベは1立方センチメートルの水の重さ（ポイド）と定義され、グラベの1/1000に等しかった。[ 17 ] 1795年の法令では、gravet の代わりにgrammeが使用され、grave の代わりにkilogramme が使用された。[ 12 ]

1795年に英語で初めて使用された際、フランス語の綴りがイギリスで採用されました。[ 18 ] [ 14 ]アメリカ合衆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 ]重量または計量単位による取引で使用される単位を規制するイギリスの法律は、どちらの綴りも使用することを禁止していません。[ 19 ]

19世紀には、フランス語の「キログラム」が短縮形で英語に導入され、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。「キロ」という語は、例えばエコノミスト誌では許容されていますが[ 22 ] 、カナダ政府の「ターミウム・プラス」システムでは「科学技術文書ではSI（国際単位系）の使用法に従う」とされており、その使用は認められていません。また、ラス・ロウレットの「計測単位辞典」では「一般的な非公式名称」と説明されています[ 23 ] 。 [ 24 ]アメリカ合衆国議会は1866年にメートル法に法的地位を与えた際、 「キログラム」の代替として「キロ」という語の使用を許可しましたが[ 25 ]、 1990年に「キロ」という語の地位を剥奪しました[ 26 ]。

SI単位系は1960年に導入され、1970年にBIPM（国際度量衡委員会）はSI単位系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決定と勧告が掲載されています。SI単位系パンフレットには、「単位記号または単位名に略語を使用することは認められない」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

2019年の再定義後のSIシステム：キログラムは秒、光速、プランク定数に基づいて固定され、さらにアンペアはキログラムに依存しなくなりました。
キブル天秤はもともとIPK に基づいてプランク定数を測定するために使用されていましたが、現在では実用上の二次標準重量を較正するために使用できます。

国際キログラム原器（IPK）が一次標準として置き換えられたのは、長年にわたりIPKとその複製の質量が変化してきたという証拠が蓄積されたことがきっかけでした。19世紀後半に複製が製造されて以来、IPKと複製の質量は約50マイクログラム異なっていました。このため、キログラムという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、複数の競合する取り組みが生まれました。 [ 6 ]

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。[ 6 ] [ 7 ] [ 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という人工の金属器によって定義されていました。 [ 6 ]

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標準を独立して再現できるようになりました。

2005年の第94回国際度量衡委員会（CIPM）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 × 時間、つまり質量 × 長さ 2 / 時間という次元を持つ) とその他の物理定数で定義するという「意図を留意する」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は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、理論的には、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画できる任意の装置を使用することを許可します。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、多種多様な非常に多様なテクノロジーとアプローチが長年にわたって検討され、調査されました。これらのアプローチの一部は、最終的に物理定数に基づくか物理定数にトレーサブルな測定技術と材料特性を使用して、（並外れた労力ではありますが）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方法で製造できる機器と手順に基づいていました。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用質量の加速度または重量を測定し、物理定数へのトレーサビリティを可能にする特殊な部品を介してその大きさを電気的に表すデバイスに基づいていました。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は、1つまたは複数の自然定数を定義された値に正確に固定します。

SI倍数

SI単位系は複数の接頭辞を持つ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を持っ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。   

グラム(g)のSI倍数
分数 倍数
価値 SI記号 名前 価値 SI記号 名前
10 −1 グラム dg デシグラム 10 1 グラム ダグ デカグラム
10 −2 グラム CG センチグラム 10 2 グラム 水銀 ヘクトグラム
10 −3 グラム ミリグラムミリグラム10 3 グラム kgキログラム
10 −6 グラム μgマイクログラム10 6 グラム マグネシウムメガグラム
10 −9 グラム ングナノグラム10 9 グラム ググギガグラム
10 −12 グラム ページピコグラム10 12 グラム Tgテラグラム
10 −15 グラム fg フェムトグラム 10 15 グラム ページ ペタグラム
10 −18 グラム 農業 アトグラム 10 18 グラム 例えば エクサグラム
10 −21 グラム zg ゼプトグラム 10 21 グラム Zg ゼタグラム
10 −24 グラム yg ヨクトグラム 10 24 グラム Yg ヨタグラム
10 −27 グラム rg ロントグラム 10 27 グラム RG ロナグラム
10 −30 グラム qg ケクトグラム 10 30 グラム Qg ケタグラム
共通の接頭辞付き単位は太字で示されている。[注 3 ]

SI質量単位の使用法と実用上の問題

  • マイクログラムが略語として使われている際に、ミリグラムとマイクログラムを混同することで、深刻な投薬ミスが発生しています。[ 38 ] SI単位の「μg」ではなく「mcg」という略語の使用は、米国では医療機関認定合同委員会（JCAHO）によって医師に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（National Institute for Health and Care Excellence）とスコットランド緩和ケアガイドラインにおいて、「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しなければならず、「mcg」、「μg」、「ng」とそれぞれ略語として使用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）といった略語を生み出した。[ 44 ] 2020年現在でも、中央ヨーロッパの一部地域では、チーズや肉などの一部の食品の小売において「dkg」（10グラム）という略語が依然として使用されている。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]
  • メガグラムという単位名はほとんど使われておらず、たとえ使われたとしても、SI標準との厳密な整合性が求められる技術分野でのみ使われるのが一般的です。ほとんどの場合、代わりにトンという単位が使われます。トンとその記号「t」は、1879年に国際度量衡委員会（CIPM）によって採用されました。これはSI標準外の単位ですが、国際度量衡委員会（BIPM）によってSI標準との併用が認められています。BIPMによると、「この単位は、一部の英語圏の国では『メトリックトン』と呼ばれることもあります。」[ 50 ]

参照

注記

  1. ^常用ポンドは、アメリカ合衆国慣用単位系と帝国単位系の両方に含まれます。次のように定義されます。0.453 592 37 キログラム.
  2. ^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 ...」
  3. ^基準: -gramと -gramme の両方の綴りの単数形と複数形を含め、 British National CorpusとCorporate American English Corpusに合計 5 回以上出現すること。

参考文献

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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。
画像アイコンNIST:卵型の蛍光灯パネルの上に置かれた米国国家キログラム原器K20
画像アイコンBIPM:質量比較の前に1kgのプロトタイプを蒸気洗浄する
画像アイコンBIPM: IPKとその6つの姉妹版が保管庫に保管されている
画像アイコン時代：アボガドロ計画のためのシリコン球
画像アイコンNPL: NPLのワットバランスプロジェクト
画像アイコンNIST: このオーストリア製の精密天秤、 Rueprecht Balance は、1945 年から 1960 年まで NIST で使用されていました。
画像アイコンBIPM: FB-2 フレクチャーストリップ天秤は、標準偏差が 100 億分の 1 キログラム (0.1  μg)の BIPM の最新精密天秤です。
画像アイコンBIPM：メトラーHK1000天びん。 分解能1μg、 最大質量4kg。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る。
画像アイコンMicro-g LaCoste: FG-5絶対重力計（図）、国立研究所で2μGalの精度で重力を測定するために使用されている 

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