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Curiosidades tacnicas de la historia relacionadas con las unidades de medida. Kilogramo y demas

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Curiosidades tacnicas de la historia relacionadas con las unidades de medida.

Un metro es, por definicién, la distancia que recorre la luz en 1/299792458 segundos. Y un grado Kelvin, una fraccién de 1/273,16 partes de la temperatura que alcanza el agua en su "punto triple" (cuando los tres estados de esa materia -sélido, lí­quido y gaseoso- coexisten a la vez). Son dos definiciones farragosas, aunque exactas. En cambio, ¿se ha preguntado alguna vez qua es un kilogramo? O mejor dicho: ¿se ha preguntado por qua?

El Patrén Nacional de kilogramo de los Estados Unidos es el que actualmente rige como medida estandar en ese paí­s. Se implanté en 1889 y es revisado y vuelto a certificar de forma periédica a partir del estandar internacional primario, que se encuentra en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (Francia).

La primera definicién, decidida durante la Revolucién francesa, especificaba que era la masa de un decí­metro cúbico (un litro) de agua destilada a una atmésfera de presién y 3,98 °C, una temperatura singular dado que es la temperatura a la cual el agua tiene la mayor densidad a presién atmosfarica normal.3 Esta definicién era complicada de realizar con exactitud, porque la densidad del agua depende levemente de la presién, y las unidades de la presién incluyen la masa como factor, introduciendo una dependencia circular en la definicién.

Para evitar estos problemas, el kilogramo fue redefinido mediante un objeto, cuya masa formalizé una cantidad exacta para representar la definicién original. Desde 1889, el Sistema Internacional de Medidas define que la unidad debe ser igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo (IPK), que se fabrica con una aleacién de platino e iridio (en proporcién de 90% y 10%, respectivamente, medida por el peso) y se trabaja a maquina en forma de cilindro circular recto (con una altura igual al diametro) de 39 milí­metros. El prototipo internacional se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, ubicada en Sí¨vres, en las cercaní­as de Parí­s. Se realizaron varias copias oficiales del prototipo del kilogramo, disponibles como prototipos nacionales, que se comparan al prototipo de Parí­s (âLe Grand Kiloâ) cada 40 años. Este prototipo internacional es uno de tres cilindros hechos originalmente en 1879. En 1883 el IPK demostré ser indistinguible de la masa del estandar del kilogramo en ese entonces, y se ratificé formalmente como el kilogramo en la primera Conferencia General de Pesas y Medidas en 1889.3

Por definicién, el error en la medicién del peso del IPK es exactamente cero, pues el IPK es el kilogramo. Sin embargo, a lo largo del tiempo se han podido detectar pequeños cambios comparando el estandar frente a sus copias oficiales. Comparando las masas relativas entre los estandares en un cierto plazo se estima la estabilidad del estandar. El prototipo internacional del kilogramo parece haber perdido cerca de 50 microgramos en los últimos 100 años, y la razén de la pardida sigue siendo desconocida.4

Actualmente se estan realizando experimentos para definir el kilogramo mediante leyes fí­sicas. Se establecieron dos ví­as principales de investigacién: la primera basada 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 composicién isotépica, cuyas caracterí­sticas dimensionales se pueden conocer con gran exactitud. Especí­ficamente, se determina el volumen ocupado por la esfera y cada uno de sus atomos, y finalmente, con el número de Avogadro, se determina la masa. La otra alternativa consiste en fijar el valor de la carga del electrén o el de la constante de Planck, y luego mediante mediciones elactricas se materializa el kilogramo utilizando un dispositivo denominado balanza de Watt. Varios institutos nacionales de metrologí­a estan trabajando en la puesta a punto de un sistema de este tipo; por ejemplo, el desarrollado por Bryan Kibble del Laboratorio Nacional de Fí­sica (Reino Unido). A principios de 2011, poco antes de la celebracién de la Conferencia General de Pesas y Medidas de ese mismo año, se hallé consenso en que el matodo que se va a utilizar es el de la constante de Planck,5 pero se ignora si se adoptara el cambio en esta conferencia, a la espera de una conclusién unanime de todos los laboratorios en lo referente a la reproducibilidad y exactitud de este matodo, ya que para ello es necesario disponer primero de varias balanzas operativas.6

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