Unité de masse (symb. : kg).

Le kilogramme est la masse du prototype en platine iridié qui a été sanctionné par la Conférence générale des poids et mesures tenue à Paris en 1889 et qui est déposé au pavillon de Breteuil, à Sèvres. Parmi les sept unités qui sont à la base du Système international d’unités, le kilogramme reste la seule qui soit définie par un prototype international auquel il est nécessaire de se référer. Pour que le prototype du kilogramme conserve une masse constante, il faut qu’il ne perde ni ne gagne de la matière. Il pourrait perdre de la matière par évaporation, mais il est en alliage de platine et d’iridium, deux métaux réfractaires qui ne s’évaporent pratiquement pas à la température ordinaire. Il pourrait également en perdre par usure, mais on ne le manipule que rarement, une fois en cinquante ans environ. Il ne peut pas gagner de matière par oxydation, étant inoxydable, mais, malgré les précautions prises, il recueille des poussières et peut-être des condensations de vapeurs qui s’enlèvent par un nettoyage délicat mis au point par le Bureau international des poids et mesures. Il ne sert qu’à la mesure de la masse de ses quatre « témoins », qui sont construits d’une façon aussi identique qu’il a été possible, et des étalons de travail du Bureau international. Ces derniers servent aux étalonnages demandés par tous les pays.

La mesure de la masse d’un étalon du kilogramme se fait avec une balance ; cet instrument permet de constater l’égalité de deux forces verticales qui s’équilibrent aux extrémités d’un fléau pivotant autour de l’arête d’un couteau. Si l’accélération due à la pesanteur est la même à l’emplacement des deux étalons de masse (c’est toujours le cas à la précision recherchée), la force de pesanteur, ou le poids, qui est le produit de la masse par cette accélération, est la même si les deux masses sont égales. Les deux masses ne sont jamais rigoureusement égales. Il faut donc rétablir l’équilibre de la balance au moyen de petites surcharges, dont la masse connue est égale à la différence de masse des deux étalons du kilogramme. Si les deux étalons n’ont pas la même densité, la poussée d’Archimède de l’air diminue d’une quantité différente la force exercée aux extrémités du fléau ; il faut donc éliminer cette différence par une correction qui nécessite de connaître le volume de chaque étalon et la masse volumique de l’air où ils baignent.

On passe du kilogramme à ses multiples et sous-multiples par l’étalonnage de séries de masses qui sont entre elles dans les rapports, par exemple, 1, 2, 2, 5, 10, par des égalités telles que 10 = 1 + 2 + 2 + 5, ou 5 = 1 + 2 + 2, etc.

La précision relative des mesures de masse, dans les conditions optimales, est comprise entre 10^–8 et 10^–9.

On a proposé de définir le kilogramme par un multiple d’une masse naturelle constante, celle du proton par exemple. Ce serait déraisonnable, car la précision s’abaisserait à environ 10^–5, non seulement sur les mesures de masse, mais encore sur les grandeurs qui en dérivent, telles que la force, la pression, l’énergie, la puissance, les grandeurs électriques, etc.

On a proposé aussi de changer le nom du kilogramme, parce qu’il comporte le préfixe kilo, ce qui n’est pas logique pour une unité de base du Système international d’unités. Mais on n’a trouvé jusqu’à présent aucun nouveau nom susceptible d’être adopté universellement et rapidement.

J. T.

➙ Poids et mesures (Bureau international des) / Unités (Système international d’).