Cuanto Pesa Un Kilo?

¿Cuánto pesa un kilo?


Ésta es una pregunta que parecería estúpida de no ser por un ligero detalle: hasta la fecha, nadie sabe cuánto pesa un kilo. El problema radica en que, mientras todas las demás medidas del Sistema Métrico Decimal e incluso del Sistema Métrico Chinguesimal están cuidadosamente medidas y calibradas con base en elementos naturales replicables en cualquier lugar del mundo y sus pintorescos alrededores, esto no sucede con el kilogramo.

El kilogramo pesa un kilogramo, definido como el peso de un cilindro de platino e iridio (Le Grand K, le dicen los franceses que lo guardan en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, Francia). Eso es. Así de simple. El kilogramo patrón ES el kilogramo. Lamentablemente, parece que al kilogramo patrón ya le falta peso. Las más recientes mediciones indican que al kilogramo patrón le faltan 50 microgramos comparado con los kilogramos hermanos, ignórase el motivo. Debido a que no está definido con medidas replicables, el kilogramo patrón es una anomalía en el mundo de las mediciones. Y esto es inaceptable.

Definiendo el peso


La historia del kilogramo patrón comienza en abril de 1795, cuando los franceses definieron el gramo como:

el peso absoluto de un volumen de agua igual al cubo de la centésima parte del metro, a la temperatura del hielo que se derrite.

Ésta definición presentó un problema: el comercio. Dado que era difícil llevar un cubito de hielo a todos lados sin que se derritiera, y que además las cosas generalmente no miden un gramo, se decidió fabricar un cachivache de metal que fuera mil veces más masivo que el cubito de hielo, y así nació la idea del kilogramo. También se había comisionado al mismo tiempo a que se midiera el litro, que se había definido como un decímetro cúbico de agua. Cuando en 1799 se pudo medir con exactitud (para la época) el litro, se había descubierto que si bien el agua a cero grados estaba en el punto estable de temperatura, los científicos decidieron definir la medida con base en agua a cuatro grados, que es el punto estable de densidad. Se procedió a medir el litro y el kilogramo y se concluyó que el litro de agua a 4 grados pesaba 99.92072% del kilogramo patrón hecho cuatro años antes. Se procedió entonces a fabricar un objeto de platino puro (el metal más denso y estable de la época) que pesara exactamente lo que un decímetro cúbico de agua a 4 grados centígrados. El Kilogramo de Archivo fue presentado el 10 de diciembre de 1799, y se definió que el kilogramo pesaba lo que pesaba el kilogramo de archivo.

Todo marchó bien por 90 años, hasta 1889 cuando se definió el Sistema Internacional de Medidas. Incluso entonces el SI definió el kilogramo como la masa del Prototipo Internacional del Kilogramo (Le Grand K, but of course). En 1879 se fabricaron tres copias del Kilogramo de Archivo con una aleación de platino e iridio, 90% platino y 10% iridio por volumen. Se forjó en forma de un cilindro exacto de 39.17 milímetros de diámetro para minimizar su superficie. Así se obtuvo un kilogramo patrón que era muy resistente a la oxidación, muy denso, con conductividad térmica y eléctrica satisfactoria y poca susceptibilidad magnética. El cilindro actual fue comparado con el kilogramo patrón en 1883 y se descubrió que no había una diferencia perceptible en su masa, por lo que se adoptó, y los otros dos cilindros fueron descartados. Se procedió a crear seis copias maestras del kilogramo patrón. Posteriores mediciones de la densidad promedio del agua oceánica según Viena (agua purificada que ha sido cuidadosamente controlada en su composición isotónica, lo cual significa que es pura y estable) mostró que un decímetro cúbico de agua en su punto de densidad máxima, 3.984ºC, tiene una masa que es apenas 25.05 partes por millón menor a Le Grand K, lo que puede dar una idea de lo exactas y metódicas que fueron las medidas de quienes purificaron el agua y fabricaron el kilogramo cuando se definieron los estándares oficiales.

Si en este momento no pueden ustedes ver el problema con la definición, permítanme abrirles los ojos.

Definiendo la definición.


El problema radica en que, debido a que el kilogramo patrón ES el kilo, no hay otra forma de comparar magnitud. El kilogramo está definido como el peso del kilogramo patrón, lo que implica que cualquier variación en el peso del kilogramo patrón hará caer todas las demás mediciones. Y dado que al ser un objeto que debe, forzosamente, ser manipulado para compararlo con otros objetos (kilogramos hermanos) el kilogramo patrón está sujeto a ganar y perder peso. Últimamente, se habla de una pérdida, pero cada manipulación causa una ganancia. Es imprescindible limpiar el kilogramo patrón después de cada manipulación, y eso se hace limpiándolo con una gamuza empapada con una mezcla de etanol y éter, después con vapor de agua bidestilada; después se deja reposar por hasta 10 días. Se puede verificar que una copia hermana pierde de 50 a 60 microgramos de masa contaminante, y una segunda limpieza remueve otros 10 microgramos. Sin embargo, como la limpieza no puede ser exhaustiva (para no disminuir en exceso la masa del kilogramo modelo) se calcula que tras la fabricación y limpiezas constantes, un kilogramo modelo gana 10 microgramos en sus primeros tres meses de existencia, y a partir de ahí, 1 microgramo más cada año. Por ello se manipula lo menos posible a Le Grand K. Y esto ha provocado otro error, uno muy gordo a pesar de ser tan pequeño.

Hay cuarenta réplicas exactas y oficiales de Le Grand K. Se pueden comparar todas, y al hacerlo, nos podemos dar cuenta que todas, absolutamente todas, pesan distinto. Las diferencias son mínimas, pero como los métodos de medición son tan refinados ahora, nos podemos dar cuenta que el kilogramo patrón pesa 50 microgramos menos que un kilo. Sí, señores. Los kilogramos hermanos ganan peso mientras que el kilogramo patrón lo pierde. Así que en este momento ya no sabemos cuánto pesa exactamente un kilogramo: ¿Han ganado peso las copias y el original ha quedado intacto? ¿Ha perdido peso el original? ¿han sido ambos extremos? Cincuenta microgramos es algo inaceptable, pero no saber a qué se debe es algo aún más inaceptable. Esto es lo que ha llevado a la comunidad científica a clamar por la definición de un kilogramo por medios total, completa y absolutamente distintos al peso de un modelo.

No es la primera vez que esto sucede. Ya antes el metro patrón era una barra de platino e iridio con dos marcas; la distancia de las dos marcas era el metro. Aquí la temperatura era muy importante, porque los metales tienen la curiosa costumbre de expandirse con el calor y contraerse con el frío, y si el metro variaba, las demás mediciones eran, automáticamente, invalidadas. Se definió entonces el metro con base en medidas naturales que pudieran repetirse utilizando métodos de realización práctica (o sea, aparatos de medición). Desde entonces, en lugar de un metro que mide un metro, se define el metro como

La longitud recorrida por la luz en el vacío durante 1/299,792,458 de segundo. A su vez, se deduce que la velocidad de la luz recorre 299,792,458 metros por segundo.

A su vez,

Un segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición de dos niveles hiperfinos del estado base del átomo de cesio 133 (medido a cero grados kelvin con un campo electromagnético de cero).

De aquí se puede partir para crear aparatos que nos permitan comparar esas mediciones, independientemente de dónde estemos. Así que, ¿por qué no hacer lo mismo para el kilogramo?

Lo único verdaderamente cierto es que hasta el momento no tenemos ni idea de cuánto pesa un kilogramo, porque la definición actual es recursiva y problemática. Las definiciones propuestas presentan problemas de incertidumbre (las basadas en masa) o no son realizables en la práctica (las basadas en energía). No cabe duda que la ciencia se encargará de resolver el problema ahora insoluble con un poco de tiempo y un puñado de dólares. Mientras tanto, defínase el kilogramo con relación al silicio 28 y comencemos a eliminar incertidumbres de una buena vez. No será la primera vez que pasa y no será la última.

Fuente

Nota: Es Copy/Paste Pero Me Pareció Mas Que Interesante.

8 comentarios - Cuanto Pesa Un Kilo?

@agghh
gran post!
@RICHARD1952
un cacho de cultura! (ojo devolve los 50 microgramos que te afanaste ) Gracias, saludos
@pepehonguito
mira vos, lo lei completo al informe y la verdad que ahora estoy preocupado. Como es que nadie formulo ya como establecer una medida invariable.
@luks9886
muy buena informacion! la verdad, sorprendido..sabia que eran convenciones, pero no mas que eso! 10 pts
@6sic6
Mirá vos, quién iba a saber que una medida absoluta es en verdad, relativa....

Sabía lo de la antigua forma de medir el metro, pero no sabía lo del kilo.... Muy bueno
@javiercyn
Se me ocurre que podrian definirlo como el empuje hacia abajo en el planeta tierra de una cantidad X de átomos de un elemento determinado, en CNPT.