¿Qué es el kilogramo y cómo se define en el Sistema Internacional de Unidades?

El kilogramo, cuyo símbolo es kg, es la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI). Su uso está extendido en la ciencia, la ingeniería y el comercio en todo el mundo, y en el habla cotidiana se le denomina comúnmente kilo. A lo largo de los siglos, su definición ha evolucionado desde referencias basadas en el agua y en un objeto patrón material hasta depender de constantes físicas fundamentales de la naturaleza.

¿Cómo se define actualmente el kilogramo?

Desde el 20 de mayo de 2019, la definición del kilogramo está ligada estrictamente a la constante de Planck, una constante natural que describe los paquetes de energía emitidos en forma de radiación. De acuerdo con la Conferencia General de Pesas y Medidas, su valor numérico fijo es exactamente 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ kg·m²·s⁻¹. Esta modificación permite realizar la unidad de masa a partir de un experimento físico en lugar de depender de un artefacto material sometido al desgaste o a variaciones ambientales.

¿Qué fue el Prototipo Internacional del Kilogramo y por qué dejó de utilizarse?

El Prototipo Internacional del Kilogramo, apodado el «Gran K», fue un cilindro circular recto compuesto por una aleación de noventa por ciento de platino y diez por ciento de iridio, fabricado en 1879 y ratificado formalmente en 1889. Durante 130 años sirvió como el estándar mundial de masa, guardado celosamente bajo estrictas medidas de seguridad en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres, Francia. Sin embargo, las comparaciones periódicas con copias oficiales revelaron que su masa variaba ligeramente con el tiempo debido a la absorción de moléculas del aire o a las limpiezas periódicas, lo que motivó su sustitución por una constante física inalterable.

¿Cómo funciona la balanza de Kibble en la medición de la masa?

La balanza de Kibble, anteriormente conocida como balanza de Watt, es un dispositivo de alta precisión desarrollado para establecer la relación entre una masa, la aceleración de la gravedad, la velocidad, dos frecuencias y la constante de Planck. Este instrumento compara una potencia mecánica con una eléctrica y permitió a varios institutos nacionales de metrología medir la constante de Planck con la precisión requerida para concretar la redefinición histórica del kilogramo en 2018 y su posterior entrada en vigor en 2019.

¿Cuál es el origen histórico del nombre y de la unidad?

La palabra kilogramo deriva del francés kilogramme, formada a partir del prefijo griego khilioi, que significa mil, y gramma, un término latino tardío que designaba un peso pequeño y que a su vez procedía del griego gramma. Este concepto se introdujo oficialmente en la legislación francesa en el año 1795 mediante un decreto que revisaba el sistema provisional de unidades. En sus orígenes conceptuales durante la Revolución francesa, se estableció de manera provisional que el gramo equivalía a la masa de un centímetro cúbico de agua pura en su punto de fusión.

¿Por qué se adoptó el kilogramo y no el gramo como unidad básica del SI?

El kilogramo fue preferido frente al gramo como unidad básica fundamental del Sistema Internacional debido a las necesidades de las unidades utilizadas en el electromagnetismo. Hacia finales del siglo XIX, las unidades prácticas aplicadas en campos como la telegrafía, tales como el voltio y el amperio, no resultaban coherentes con el sistema métrico centímetro-gramo-segundo. No obstante, al combinar el metro y el kilogramo con el segundo, se lograba la coherencia con unidades energéticas y de potencia como el vatio, facilitando la unificación de los cálculos mecánicos y eléctricos dentro de un mismo sistema coherente.

Sources & Further Reading

• Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Frequently Asked Questions about the proposed Revised SI. Disponible en formato PDF.
• National Institute of Standards and Technology (NIST). A Turning Point for Humanity: Redefining the World’s Measurement System.
• Martín, Bruno. Aprobada la nueva definición universal del kilogramo. El País, 16 de noviembre de 2018.