质量的性质

测量重量：利用引力吸引待测物，使弹簧收缩的量来量测测量质量：设法使待测物上的引力和砝码上的引力平衡 

千克是质量的单位，而质量就相当于日常说的一样东西有多“重”。然而，质量实际上是一个带“惯性”的性质；也就是说，一物体会在无外力的情况下倾向于保持既有的速度。当一质量为一千克的物体在一牛顿的力作用下，会以每秒平方一米的加速度（约相等于地球重力加速度的十分之一）加速。

爱因斯坦提出狭义相对论之后，质量实际上有两种定义：惯性质量与引力质量。

物质的 重量 完全随本地的引力强度而定，而 质量 则不变（设该质量并非以相对论性速度相对于观察者运动）。相应地，在微引力下的宇航员不需任何力气就能举起太空舱内的物体；因为物体“没有重量”。然而，物体在微引力下仍保有其质量，宇航员需使出十倍的力才能把十倍质量的物体以相同的加速度加速。

历史

早期定义

法国在1795年4月7日颁布了关于度量衡的法律，其中规定 克 为“在冰融化时的温度下，体积等于边长为一厘米（1/100米）的立方体的水的绝对重量”。

由于克是一个非常小的单位，日常的商贸生活中所涉及的物品质量远大于克；同时，基于特定体积的水定义的质量也难以方便与准确的复现，法律的实施需要一个基于该定义的实物基准。于是，人们专门制造了一件质量1000克的金属器临时作为千克基准。

与此同时，法国政府组织科学家开始了精确测定一立方分米（一升 ）水的质量的工作。 虽然，先前法律中对千克定义选取的特定体积水的温度点为0 ℃，这一温度点非常稳定，但是经过数年的研究，在1799年，法国化学家 路易·勒费夫尔－纪诺 （ 法语 ： Louis Lefèvre-Gineau ） 和意大利博物学家 乔万尼·法布罗尼 （ 意大利语 ： Giovanni Fabbroni ） 决定修改定义，取水处于最稳定的密度点时的体积（即水在密度最大时的体积），而当时测定水的密度在4 ℃时达到最大。 最终，他们的结论是一立方分米密度最大时的水的质量为4年前制造的千克基准器质量的99.9265%。 同年，人们以尽可能的接近（在当时的科技条件的许可的情况下）4 ℃时一立方分米水的质量为目标，制作了一件纯铂的千克原器。该原器于六月被送交法国档案局，并于1799年12月被正式确认为“档案局千克”（ Kilogramme des Archives ），千克被定义为等于它的质量。该基准器使用了九十年。

国际千克原器

十九世纪七十年代，法国政府赞助了一系列的会议。人们在这些会议上意识到应该使用铂铱合金而不是纯铂来制作千克原器。1875年5月20日，17个国家在法国巴黎签署米制公约，建立公制体系（这一体系以后发展为国际单位制体系）。该公约产生了国际计量大会、国际计量委员会和国际计量局三个组织。在这之后人们制造了一批使用铂铱合金的千克标准砝码，其形状是高度和直径均为39.17mm的直立圆柱体。1889年，依照公约召开了第一次国际计量大会，批准将其中最接近档案局千克的一件作为国际千克原器。不过，直到1901年的第三次国际计量大会上才将国际千克原器的质量定义为千克。国际千克原器于是作为千克的标准砝码一直使用到今天。一千克标准物被保存于一口钟形罩内，存放在国际计量局（该局位于巴黎附近的塞弗尔）。标准砝码一直被安置在法国（巴黎塞夫尔）一座城堡中、一个防止它与外界接触的保险箱里 。

阿伏伽德罗常量

在2011年，国际计量大会以全体55位代表一致赞成的票数，同意根据一个物理常数来重新定义千克，计划预定在2018年完成。其中一个正在研究的方法，会以一个根据阿伏伽德罗常量而来的单位取代国际千克原器 。

千克的重要性

  国际单位制中基本单位的相依性。许多国际单位制中单位的大小，包括大部分电学和光度相关的单位，都高度的和千克的稳定性有关。

作为国际单位制中的七个基本单位，千克的稳定性非常重要。例如力的单位牛顿就是定义为使一千克的物体有1m/s²的加速度，若国际千克原器的质量有轻微的变动，牛顿的大小也会有相同程度的变动。而压强的单位帕斯卡的定义有用到牛顿，因此也会随之变化。这様的连锁反应会影响许多的单位，例如能量单位焦耳的定义是用以一牛顿的力使物体位移一米所作的功，而功率单位瓦特的定义则是单位时间所作的力，都会受到影响。电流单位安培的定义也和力学单位牛顿有关，因此千克的变化会影响安培的大小．也会影响其他电磁学的单位，例如库仑、伏特、特斯拉、韦伯等。（电磁学单位中，欧姆、西门、法拉及亨利不受千克变化的影响，因为分子是安培的平方，分母是千克，千克的变化恰巧可以抵消。）甚至光度基本单位坎德拉也会受到影响，而流明和勒克斯也随之影响。

因为许多国际标准制单位的大小都和一个已使用138年、高尔夫球大小、金属制的国际千克原器有关。因此国际千克原器的品质需要认真保护，以维持国际标准制的一致性。尽管有最好的保护，但是自从28年前的第三次周期性校正至今．全世界的国际千克原器复制品的平均质量已和国际千克原器有5.7µg的误差。世界各国的量测实验室要在第四次周期性校正时才能确定质量变化的历史趋势是否会持续。

千克的未来

但是目前的研究表明，国际千克原器的质量随着时间的推移会发生微小的变化。同时，为了防止过度的使用对国际千克原器造成损伤，国际千克原器也不能经常性使用。这些因素都给更精确地测量质量带来不便。

目前世界上有许多科研小组试图使用各种方法，对千克进行重新定义。相关的计划包括将千克与阿伏伽德罗常数相联系，重新测定阿伏伽德罗常数，制作一个完美的硅28球体作为千克标准 ；制造瓦特天平，通过普朗克常数质量之间的关系确定千克的大小 。

在2005年，国际计量委员会（ CIPM ）已经建议以基本物理常量为基础对千克进行重新定义 ，并于2010年10月向国际度量衡大会（CGPM）提议以普朗克常量重新定义千克。 2011年10月的国际度量衡大会第24次会议原则性同意该提议 ，并决定将原定2015年的第25次会议提前至2014年举行，届时做出最终决议。 ，2014年则决定将在2018年改由自然界的七个基础常数换算成新的单位制度。

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外部链接

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