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Diskussion:Kilogramm/Archiv

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Inhaltsverzeichnis

Name Tonne

Warum darf die "Tonne" nicht "Kilokilogramm" heißen? --84.61.43.51 19:22, 10. Okt 2005 (CEST)

Hallo 84.61.43.51, laut den Regeln des Internationalen Einheitensystem dürfen Vorsilben nicht aneinander gehängt werden. Ausdrücke wie Zentimilliliter sind danach nicht zulässig. Die Tonne kann man auch als Megagramm bezeichen, nicht allerdings als Kilokilogramm.
Für das Kilogramm besteht sogar eine besondere Regelung; denn hier ist als Ausnahme schon eine Vorsilbe (Kilo) Teil der Basiseinheit. Die Vorsilben werden hier nicht an die Basiseinheit »Kilogramm«, sondern an »Gramm« gehängt – so wie man es auch nach der restlichen Systematik erwarten würde.
Grüße, — Christian Kaese 15:35, 15. Okt 2005 (CEST)

Warum heißt das "Kilogramm" nicht "Millitonne"? --84.61.36.26 15:14, 12. Feb 2006 (CET)

Weil mann sich für ersteres entschieden hat. --Schlurcher ??? 15:22, 12. Feb 2006 (CET)

Warum darf das "Kilogramm" nicht "Millitonne" heißen? --84.61.27.55 10:31, 14. Feb 2006 (CET)

Weil Tonne keine SI-Einheit ist. 88.73.220.179 15:20, 19. Jun 2006 (CEST)
Die unübliche Bildung "Millitonne" ist korrekt, die Dezitonne sogar üblich; SI-Vorsätze dürfen selbstverständlich auch zusammen mit nicht-SI-Einheiten benutzt werden, z. B. mit °C, außer in Deutschland. --888344

Abhängigkeit mit der Gravitation

Es heisst im Artikel dass das Urkilogramm per se 1 Kilogramm ist. Die Gravitation aber (auf Grund der Distanz zum Erdmittelpunkt) ist ja nicht überall identisch (auf dem Mount Everest wird es wohl etwas weniger sein) und das Gewicht ist ja von der Gravitation abhängig. Wie kann man also definieren dass 1 Kg 1 Kg ist (dazu müsste ja die Gravitation gegeben sein, z.B. exakt 9.81 m/s2)...? Oder mach ich da einen Überlegunsfehler? --Benutzer:Filzstift 12:03, 6. Dez 2005 (CET)

Du verwechselst Masse mit Gewicht.

Die Gravitations- oder Gewichtskraft G=m*g ist auf dem Mount Everest wohl wirklich geringer, aber nicht weil die Masse weniger wird, sondern der Proportionalitätsfaktor g zwischen Masse und Kraft geringer ist. Ein Kilogramm ist wirklich nur soviel wie ein Klumpen in Paris wiegt. Und darüber wird alles andere definiert. Siehe auch den Artikel Basisgröße. --yuszuv 17:55, 6. Dez 2005 (CET)

zweite Kopie?

Hatte die DDR keine Kopie des Urkilogramms?

Doch, natürlich. Diese befindet sich jetzt auch im Besitz der PTB, steht doch im Artikel. --RokerHRO 15:52, 9. Mär. 2007 (CET)

Strafrechtlicher Schutz des Urkilogramms

Gibt es eine Rechtsnorm, die die Beschädigung des Urkilogramms strafbar macht? --84.61.26.231 15:39, 9. Jul 2006 (CEST)

Das bezweifle ich stark. Dürfte eine "ganz normale" Sachbeschädigung (wenn auch mit extrem hohem Sachwert) zuzüglich dem notwendigen Einbruch sein. Nur wirst du kaum in die Lage kommen, diese Sachbeschädigung (+ Einbruch) zu begehen, wenn du nicht vorher mindestens zwei bis drei schwere Körperverletzungen begehst. (Zitat Artikel: "Es wird in einem Tresor des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM) in Sèvres bei Paris aufbewahrt" - und die werden da niemanden einfach so reinlaufen lassen.) --Lloyd Lindner 17:03, 17. Jul 2006 (CEST)

Massenabnahme

Soweit ich weiß, erklärt man den Masseverlust des Urkilogramms damit, dass bei der Herstellung Gas eingearbeitet wurde, welches mit der Zeit ausdiffundiert.

Zudem wäre es schön, wenn jemand klären könnte, weshalb der Prototyp aus Platin-Iridium gefertigt wurde.--Sunrider 23:49, 10. Dez. 2006 (CET)

Genau das würde mich auch interessieren und warum man für die Neudefinition ausgerechnet Silizium nimmt....
vielen Dank schon mal Tordal 14:23, 2. Feb. 2007 (CET)

Zur ersten Frage: Man hat eine systematische Abweichung zwischen dem Urkilogramm und etwa 40 Kopien aus dem gleichen Material (aber z.T. unterschiedlichen Schmelzen) von etwa 50 Mikrogramm über 100 Jahre festgestellt. Daher ist es nur wahrscheinlich, aber nicht nachgewiesen, dass sich das Urkilogramm gegenüber einer Naturkonstanten geändert hat. Sollte es so sein, kann man auch nur Theorien über die Ursachen dafür aufstellen. Eine davon ist, dass bei den Reinigungen vor den Massevergleichen vom Urkilogramm Material abgetragen wurde, das bei den vorhergehenden Massevergleichen noch vorhanden war. Eine andere Theorie geht davon aus, dass bekanntermaßen Wasserstoff beim Erschmelzen einer Platin-Iridium-Legierung eingebunden wird (wie auch bei anderen Metallen). Ein Teil dieses Wasserstoffs gast bei Umbebungstemperatur langsam (über Jahrzehnte oder gar Jahrhunderte) aus (Vakuum-Experten kennen das von ihren Edelstahlbehältern). Um den Effekt zu erklären, müsste dann die Ausgasungsrate aus dem Urkilogramm größer sein als aus allen anderen Prototypen. Das wäre auch denkbar, da fast alle anderen Platin-Iridium-Normale (eine Ausnahme) aus anderen Schmelzen hergestellt wurden. Versuche darüber anzustellen, ist praktisch ausgeschlossen, da sich damit die Masse der Prototypen ändern würde.

Zur zweiten Frage: Für das erste, französische Kilogrammstück (Kilogramme des Archives) wurde Platin wahrscheinlich deshalb gewählt, da Platin eine hohe Dichte und das Kilogramm damit eine kleine Oberfläche hat, was eine geringere Verschmutzung als bei anderen Materialien erwarten läßt. Für das internationale Prototyp hat man später die Legierung Platin-Iridium gewählt, da sie härter als reines Platin ist und damit geringeren Abrieb erwarten läßt.

Zur dritten Frage, warum man zur Neudefinition Silizium nimmt: Das Platin-Iridium-Stück soll ja nicht durch ein Silizium-Kilogramm ersetzt werden. Die Silizium-Kugel dient zur Bestimmung der Avogadro-Konstanten, über die das Kilogramm (möglicherweise) neu definiert wird. Sie wird nur so lange das Kilogramm repräsentieren, bis eine neue Messung der Avogadrokonstanten an dieser oder einer neuen Kugel durchgeführt wird.

1dm³ Wasser zu schwer - wie das?

Wenn man ursprünglich die Masse von 1dm³ Wasser gleich 1kg sein sollte, wie konnte es dann "zu schwer" sein? Eher war das erste Urkilogramm halt zu leicht, oder? Wann wurde der Unterschied festgestellt und warum hat man dann nicht einfach ein neues Urkilogramm aus Metall hergestellt? Wozu braucht man dann überhaupt einen Kilogrammprototypen, wenn man doch jederzeit einen Kubikdezimeter Wasser abwiegen kann, oder? --RokerHRO 15:49, 9. Mär. 2007 (CET)

Wann wurde der Unterschied festgestellt und warum hat man dann nicht einfach ein neues Urkilogramm aus Metall hergestellt? Vielleicht wäre das ja nicht so einfach gewesen. Außerdem würden dann auch alle Kopien mehr abweichen. Aber so genau weiß ich das auch nicht, sind nur Vermutungen. Wozu braucht man dann überhaupt einen Kilogrammprototypen, wenn man doch jederzeit einen Kubikdezimeter Wasser abwiegen kann, oder? Ich vermute, man braucht erstmal reines Wasser. Weiterhin ist die Handhabung mit Flüssigkeiten komplizierter als mit einem Metallklotz (Lagerung etc.). Wahrscheinlich reagiert Wasser auch empfindlicher auf Druck- und Temperaturschwankungen und es verdampft leicht. --Pohli 22:58, 9. Mär. 2007 (CET)

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-- DuesenBot 20:57, 8. Aug. 2007 (CEST)

Ukilo / Urmeter

1. Das Urmeter darf ein eigener Artikel sein, das Urkilo nicht. Finde ich unfair. Man sollte sich auf eine Variante einigen.

2. Mir stellt sich die Frage, ob es noch andere UR gibt. Wird aber von beiden Artikeln nicht beantwortet. --Meckerer 19:34, 13. Sep. 2007 (CEST)

M. E. ist aktuell das Urkilogramm wichtiger als der Urmeter. Schreib doch einen Artikel über das Urkilogramm , am besten mit Bild. Es gibt weiter Ur. --888344

Widerspruch

erst wird behauptet: Hierbei stellte man fest, dass Kopien des Urkilogramm im Laufe der Jahre um 0,00005 Gramm schwerer geworden waren als das Original.

später im text steht: Da diese Kopien aus dem gleichen Material und immer nach der gleichen Prozedur hergestellt wurden, ist es wahrscheinlicher, dass das eine Urkilogramm leichter geworden ist, als dass seine 40 Kopien schwerer wurden.

was stimmt denn?

des weiteren stellt sich mir die frage, in welchem bereich 0,00005 Gramm eine wesentliche rolle spielen? --141.15.30.1 13:07, 14. Sep. 2007 (CEST)

Beides steht nicht im Widerspruch; das zweite ist ein Deutungsversuch, eine Vermutung. --888344
Naja, auf der Waage stand links per Definition ja stets 1,000000... kg, da es ja das Urkilogramm ist und das halt per Definition eben exakt 1 kg ist. Und alle anderen Vergleichskörper waren eben im Vergleich zu diesem schwerer geworden, und zwar um den gleichen Betrag (man hätte also an all jenen Vergleichskörpern etwas abfeilen müssen, damit sie wieder genauso schwer wie das Urkilogramm sind).
Da es aber sehr unwahrscheinlich ist, dass verschiedene Körper, die an den verschiedensten Plätzen der Welt aufbewahrt werden, im Laufe der Jahre um jeweils den gleichen Betrag schwerer werden, ist es doch wohl viel wahrscheinlicher, dass stattdessen das Urkilogramm an Masse verloren hat. Sei es durch "zu häufiges Putzen" oder Ausgasungen von eingelagerten Gasen oder warum auch immer.
Und da man nun davon ausgehen muss, dass die Masse dieses Urkilogramms nicht so konstant ist, wie vermutet, hat man sich auf die Suche auf ein neues Kilogrammnormal gemacht. Eine Suche, die allerdings noch nicht abgeschlossen ist. --RokerHRO 14:13, 14. Sep. 2007 (CEST)
an RokerHH: Wir beide sind uns doch darüber einig, dass wir uns einig sind - oder ? Richtig ist natürlich, dass man Änderungen am SI-kg-Prototyp nicht in SI-kg angeben kann. Insofern sind die Angaben im Artikel ungenau. --888344
Ja, drum war mein Beitrag auch keine Antwort auf dein erstes Posting, sondern Antwort auf das Originalposting, sonst hätte ich ihn weiter eingerückt. :-) --RokerHRO 20:33, 14. Sep. 2007 (CEST)
Per se ist das Urkilogramm laut Definition 1 kg, aber der verlinkte Spiegel-Artikel, wie auch zahlreiche online-Veröffentlichungen und gestern in der Freien Presse gehen einheitlich davon aus, dass das Urkilogramm leichter geworden ist und nicht die Kopien schwerer. Eben aus diesem Grund sucht man nach einer neuen Definition. Den Artikel würde ich diesbezüglich ändern.--Starpromi 20:15, 16. Sep. 2007 (CEST)
Was ist jetz im Moment noch unklar ? Den Spiegel-Artikel habe ich NICHT gelesen. --888344 20:50, 16. Sep. 2007 (CEST)
Dann lies bitte den Spiegelartikel und informiere dich durch Google bei anderen Artikeln. Alle schreiben von der Abnahme des Urkilos. Mir ist da nichts unklar? Das Lemma beschreibt nur das Gegenteil. Und im Lemma angegebnen Links zum Thema solltest Du schon gelesen haben, für eine Diskussion... --Starpromi 21:32, 16. Sep. 2007 (CEST)
In anderen als SI-Einheiten gemessen mag das Urkilogramm seine Masse verändert haben; als Ursache kann man unterschiedlich gehandhabte Reinigungsprozeduren ansehen. Das ist ein ernsthaftes Problem, denn was nützt ein hochpräzises Normal im Tresor, dessen Wert sich zu ändern scheint, wenn man es aus dem Tresor raus holt und zur Wägung vorbereitet? Worum geht es denn hierüber hinaus noch in den - von mir nicht gelesenen - Artikeln? --888344 08:20, 17. Sep. 2007 (CEST)

Missverständlcihe Formulierung

"Ein Kilogramm könnte dann durch eine bestimmte Anzahl an Silizium-Isotopen definiert werden." Denn m. W. ist die Anzahl der Isotope des Siliciums irgendetwas zwischen 4 und 23; nicht mehr. --888344

OK, habe den Satz nach
Ein Kilogramm könnte dann durch eine bestimmte Anzahl an bestimmten Silicium-Isotopen (zB. 28Si) definiert werden.
verbessert.
-- Roal 10:14, 17. Sep. 2007 (CEST)
Soll ein Isotopen-Gemisch anzugebender Zusammensetzung oder Isotopenreinheit zu Grunde gelegt werden? --888344
Isotopenreinheit.
-- Roal 10:39, 17. Sep. 2007 (CEST)
Ja dann ist es doch viel einfacher, man könnte es doch dadurch formulieren, dass man einfach schreibt, was man meint: Atome oder Nuklide sollen gezählt werden. --888344
Ein Isotop ist eine mögliche Form eines Nuklids. Der Ausdruck "Isotop" ist daher aussagekräftiger als "Nuklid". Und bei beiden Ausdrücken handelt es sich um Atome - dieser Ausdruck ist also der allgemeinste.
Bitte formuliere es so um wie du meinst dass es am besten ist.
-- Roal 13:33, 17. Sep. 2007 (CEST)

Wieso gerade Silizium

Natürlich könnte das Kilogramm als ein bestimmtes Vielfaches der Masse eines Elektrons, des Protons, des Wasserstoffatoms (Proton + Elektron), des Alphateilchens, des Deuterons oder eines anderen Isotops oder eventuell auch eines definierten Isotopengemisches definiert werden. Das Verhältnis der Massen dieser Teilchen kann jeweils sehr genau bestimmt werden. Daher ist es eigentlich relativ gleichgültig, wie das Kilogramm genau festgelegt wird. Es stellt sich allerdings die Frage, ob es notwendig ist, eine solche formale Definition durchzuführen. Die exakte Definition des Kilogramms ist ohnehin praktisch ohne Bedeutung, weil in der Realität zur Massenbestimmung praktisch niemals ein direkter Vergleich mit dem Urkilogramm in Paris vorgenommen wird. Die ursprüngliche Masse des Urkilogramms kann aber genauer als durch einen direkten Massenvergleich offenbar durch Herstellung eines weiteren Prototypen mit gleichen Abmessungen erfolgen. Denn wie sollte es sonst zu verstehen sein, dass die nachgebauten Prototypen alle die gleiche, jedoch eine vom Urkilogramm abweichende Masse aufweisen. Das Kilogramm könnte daher auch einfach als die Masse einer vorschriftsmäßig hergestellten "Kopie" des Urkilogramms definiert werden. Wenn es stimmt, dass die Kopien keine messbaren Massenunterschiede aufweisen, ist die Vorschrift zur Erstellung eines Prototypen doch offenbar geeignet jederzeit eine Masse von exakt einem Kilogramm herzustellen. Was will man mehr ? --84.59.34.255 13:03, 22. Sep. 2007 (CEST)

Korrektur: Auch wenn die Metallzylinder nach exakt dem gleichen Verfahren wie beim Urkilogramm hergestellt werden, wird die Masse sicherlich immer mehr als 50 µg Massendifferenz zum Urkilogramm aufweisen. Dies ist durch leicht abweichende Zusammensetzung der Metalle und deren Isotope und Verunreinigungen praktisch unvermeidlich. Die Kopien werden vermutlich durch Abschleifen auf exakt gleiche Masse gebracht. --84.59.130.229 19:26, 27. Sep. 2007 (CEST)
Warum Silizium? Weil man die technischen Gerätschaften und Verfahren zum Herstellen von großen Einkristallen aus Silizium bereits überall besitzt, da dies für die Halbleiterproduktion überall auf der Erde benutzt wird. Warum nun ein Einkristall? Weil man in einem Einkristall die Anzahl der Atome eben genau berechnen kann, wenn man die Größe des Kristalls hinreichend genau kennt. Und es ist heutzutage möglich, Kugeln mit einer sehr hohen vorgegebenen Genauigkeit herzustellen, daraus lässt sich dann mit der gleichen Genauigkeit die Anzahl der Atome berechnen. Diese Fertigungsgenauigkeit liegt, wenn ich der Zeitschrift "maßstäbe" der PTB vertrauen kann, um Größenordnungen über der, mit der heutige Kilogramm-Kopien hergestellt werden können. --RokerHRO 21:00, 22. Sep. 2007 (CEST)
Es gibt zudem schon lange eine Masseneinheit, die nicht auf dem Urkilogramm beruht. Die atomare Masseneinheit ist als u = 1/12 * m(C-12) definiert. Diese Einheit oder ein Vielfaches kann im Prinzip für jede Masse benutzt werden und das Kilo könnte auch einfach als 1000*NA u definiert werden. Wozu wieder etwas Neues definieren.
Dafür bräuchte man dann aber isotopenreines C-12, und dann muss man von diesem eben Atome zählen, bis man die benötigte Anzahl zusammenhat. Das ist nur leider nicht so einfach, in einer Kohlenstoffprobe die Atome mit einer Genauigkeit von >10-9 zu bestimmen, wie es für ein Massennormal nötig wäre. Und aus Kohlenstoff lassen sich eben nicht so einfach Einkristalle züchten wie etwa aus Silizium. --RokerHRO 21:00, 22. Sep. 2007 (CEST)
Immerhin liegt der Massenanteil in natürlichem Kohlenstoff von C-12 weit höher als der von Si-28 in natürlichem Silizium. Im Prinzip wäre eine Massendefinition aber auch bei einem Isotopengemisch denkbar, sofern die Anteile exakt bestimmt werden können. Jedenfalls ist hier kein entscheidender Vorteil von Silizium im Vergleich zu Kohlenstoff erkennbar. Die Festlegung der atomaren Masseneinheit ist ja auch sicher nicht rein willkürlich erfolgt. Bisher ist Massenbestimmung beim Silizium wohl auch noch weit von den angestrebten 10−9 entfernt. Warum Silizium entscheidend besser geeignet sein soll, ist schwer nachzuvollziehen, da Silizium wie Kohlenstoff in der 4. Hauptgruppe steht und ähnliche chemische Eigenschaften besitzt. --84.59.56.177 21:35, 22. Sep. 2007 (CEST)
Eben wegen der relativ(!) einfachen Züchtung von Silizium-Einkristallen. Bei Kohlenstoff wäre das ein Diamant. Und einen Diamanten von der Größenordnung von 1 kg ohne jegliche Kristallfehler zu züchten, ist bisher noch niemandem gelungen. Bei Silizium ist das dagegen quasi "Stand der Technik". --RokerHRO 21:47, 22. Sep. 2007 (CEST)
Doch was nutzt ein perfektes Einkristall, wenn die Isotopenzusammensetzung nicht exakt bekannt ist. 29Si ist immerhin fast 4 Prozent schwerer als 28Si. Eine Beimischung von einem ppm würde die Masse bereits um etwa 40 ppb erhöhen. Für eine angestrebte Genauigkeit von 10−9 muss der 29Si Anteil folglich genauer bekannt sein. Falls es gelänge ein perfektes 28Si Kristall zu erstellen, bleibt dennoch die Gitterkonstante auf etwa 0,3 ppb exakt zu bestimmen. --84.59.141.111 16:13, 24. Sep. 2007 (CEST)
Aus ähnlichen Gründen ist es sicherlich kaum möglich einen Diamanten zu erstellen, dessen Masse exakt aus der Masse von C-12 zu berechnen ist. Aber Diamanten von einem Kilogramm, das sind 5000 Karat, (könnten eventuell auch mehrere Stücke sein), könnten im Prinzip anstelle des Prototypen aus Platin eingesetzt werden. Ich vermute, dass die Masse größerer Diamanten hinreichend konstant ist.

Warum eine Kugel ?

Was da im Artikel steht, verstehe ich überhaupt nicht. Eine Kugel mit einem Kilogramm Masse hätte einen Durchmesser d = 2*(3/(4pi)*(1*kg)/2330*kg/m^3)^(1/3) = 9,3 cm. Aber wie soll das Volumen der Kugel exakt bestimmt werden. Ich würde vermuten am einfachsten, indem gemessen wird, welches Volumen die Kugel verdrängt. Bei diesem Vorgehen wäre die genaue Form unerheblich. Das Volumen soll aber offenbar aus dem Durchmesser bestimmt worden sein. Dies setzt jedoch voraus, dass es sich tatsächlich um eine exakte Kugel handelt. Aber wie konnte eine exakte Kugel hergestellt werden ? Ich habe unter Gitterkonstante gelesen, das Kristall sei wie Kochsalz kubisch. Daher wäre es eigentlich logisch einen großen Würfel (Kantenlänge 7,5 cm) zu erstellen. Die Genauigkeit von einem Nanometer würde zu einer Ungenauigkeit des Volumens von 3 · 10−8 führen. Eine Genauigkeit von 10−8 erscheint daher völlig unerreichbar, da verschiedene Fehlerquellen (mangelnde chemische Reinheit, mangelnde Isotopenreinheit oder unbekannte Isotopenanteile, Kristallfehler, Gitterkonstante, Abweichung von der Kugelgestalt und Bestimmung des Durchmessers) bereits alleine zu größeren Fehlern führen. --84.59.44.147 10:55, 25. Sep. 2007 (CEST)

Die Aussage die Atome seien abgezählt, ist natürlich Quatsch. Ziel des Experimentes ist es ja gerade einen Prototypen mit möglichst exakt zu bestimmender Anzahl an Atomen herzustellen. Falls die Atome bereits gezählt wären, wäre das Ziel ja bereits erreicht und weitere Messungen gar nicht erforderlich. --84.59.38.35 13:49, 25. Sep. 2007 (CEST)
Kleine Korrektur: Das Silizum-Kristall hat eine tetragonale Struktur (Diamant-Struktur). Dies ist jedoch eigentlich nicht von prinzipieller Bedeutung. Für die Kugelgestalt spricht die miniale Oberfläche. Da am Rand das Kristall zwangsläufig von Ideal, einer sich unbegrenzt wiederholender Elementarzellen abweicht, minimiert die Kugel diese Fehlerquelle. --84.59.49.185 23:53, 26. Sep. 2007 (CEST)

Warum eine Kugel? Ich könnte mir vorstellen, dass die Kugelform günstig ist, da hier keine (scharfen) Kanten dran sind, die abbrechen oder sich abnutzen können, was ja wieder einen Materialverlust zur Folge hätte.

Dies führt zu der Frage, welchen Zweck der Prototyp eigentlich erfüllen soll. Für die Definition was exakt unter einem Kilogramm zu verstehen sein soll, wird eine Prototyp nicht benötigt. Das Kilogramm könnte einfach als das x-fache der Masse von C-12 (siehe atomare Masseneinheit) oder irgendeines anderen atomaren Teilchen, dessen Masse nach dem Stand der Wissenschaft als unveränderlich gilt, festgelegt werden. Wenn der Zahlenwert von x festgelegt wird, ist die Masse von einem Kilogramm exakt definiert. Diese Definition wäre damit nach allgemeiner Meinung auf eine unveränderliche Naturkonstante zurückgeführt. Allerdings ist damit nicht geklärt, wie eine Waage geeicht werden sollte und Referenzmassen etwa mit einem 1kg, 100g oder einer Tonne erstellt werden können. Die Erstellung einer Silizium-Kugel mit genau abgezählter Anzahl an 28Si Atomen für eine Massenbestimmung, ist letztlich völlig unpraktikabel. Wesentlich einfacher und auch wesentlich genauer ist zumindest heute die Erstellung von Referenzmassen vergleichbar dem Urkilogramm, die mit anderen Referenzmassen mit einer mehr oder minder gewöhnlichen Waage vergleichen werden. Das wesentliche Kriterium, das eine solche Referenzmasse erfüllen muss, ist dass sich seine Masse nicht ändert (so lange sie benutzt wird) und ein Vergleich mit anderen Massen leicht und mit hoher Genauigkeit möglich ist. Die heute üblichen Matallzylinder scheinen dafür wesentlich besser geeignet als eine Siliziumkugel und eine abgerundete Form besser als ein Würfel. Wenn allerdings ein möglichst perfekter Kristall hergestellt werden soll, so dass die Zahl der Atome darin genau abgezählt werden kann, wäre eigentlich ein Würfel viel besser geeignet. Mir stellt sich jedoch, neben einigen Zweifeln an der Realisierbarkeit, die Frage nach dem Sinn einer solchen Aktion. Ein Prototyp, dessen Masse weitgehend unveränderlich ist und leicht mit anderen Massen vergleichbar ist, kann sicher mit anderen Materialien (etwa schweren Edelmetallen und eventuell Edelsteinen) viel besser realisiert werden.

Ursache für die Abweichende Masse des Urkilogramms

Ich habe gerade mal unter Platin nachgesehen. Es besteht aus mehreren stabilen Isotopen 192Pt, Pt194, Pt195Pt, 196Pt und 198Pt. Falls die Häufigkeit dieser Isotope variiert, könnte dies die unterschiedliche Masse erklären. Zudem ist die unterschiedliche chemische Reinheit eine mögliche weitere Ursache. Es scheint daher fraglich, ob nicht die Definition als die Masse von einem Liter Wasser nicht nur alltagstauglicher sondern auch einfacher exakt zu reproduzieren ist. Zumal Wasser preiswerter als Platin ist. --84.59.34.255 13:30, 22. Sep. 2007 (CEST)

Die Masse wird sicherlich durch Vergleich mit der Referenzmasse und einer Anpassung der Masse etwa durch Abschleifen genau angeglichen. Die genaue Zusammensetzung spielt daher keine wesentliche Rolle. Die verschiedenen Referenzmassen werden jedoch nicht exakt die gleichen Abmessungen haben, da die Zusammensetzung und die mittlere Dichte daher nicht exakt identisch sind.

Das für einen reproduzierbaren Massenvergleich geeignete Wasser ist sicher nicht preiswert. Dafür käme wohl nur das VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) in Frage.

Das Kilogramm wird aber ohnehin ziemlich sicher auf der Basis einer neu definierten, exakt festgelegten Naturkonstante neu definiert werden.

-- Roal 13:49, 22. Sep. 2007 (CEST)


Klar, wird die Sache immer teuer, wenn die Genauigkeit sehr hoch sein soll. Mit dem isotopenreinen Silizium aber ganz bestimmt auch. Ein "Standardwasser", dass zur Definition benutzt werden könnte, gibt es also schon. Ja, warum nicht dass Kilogramm damit definieren ? Die maximale Dichte (als Funktion der Temperatur) des Vienna Standard Mean Ocean Water bei Normaldruck ist doch auch eine Naturkonstante oder ?

Es gibt doch offenbar jede Menge Verfahren eine Referenzmasse ohne das Urkilogramm herzustellen. In der Realität ist eine Genauigkeit von einem ppm fast immer ausreichend, was mit unterschiedlichen Verfahren durchaus erreichbar ist. Tatsächlich zu Messungen benutzte Referenzmassen, werden ja auch heute bereits ohne einen Vergleich mit dem Urkilogramm erstellt. Daher ist es eigentlich belanglos wie eine Kilogramm offiziell definiert ist. --84.59.62.28 15:13, 22. Sep. 2007 (CEST)


Das VSMOW ist schon Bezugsgrundlage für die Definition einer anderen Basiseinheit, nämlich des Kelvins. Alleine aus diesem Grunde scheidet es als Bezugsgrundlage für das Kilogramm aus, denn Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Basisdefinitionen sollten ja grundsätzlich so gut wie möglich vermieden werden. -- Roal 16:30, 22. Sep. 2007 (CEST)

Dass die Definitionen von SI-Basiseinheiten aufeinander bezug nehmen, ist nicht verboten, sondern gang und gäbe. So Beruht die Definition des Meters auf der Lichtgeschwindigkeit und der Sekunde. Und das Ampere benötigt sogar mehrere andere Basiseinheiten in seiner Definition. --RokerHRO 21:02, 22. Sep. 2007 (CEST)
Verboten nicht, klar. Aber gerade durch Neu-Definitionen von Basiseinheiten sollen ja Fehler aus der Vergangenheit bereinigt werden. Das Kilogramm, das immer ungenauer wird, zieht direkt das Mol, das Ampere und die Candela in Mitleidenschaft, da sie alle von ihm abhängen. Ja, und das Ampere hängt sogar noch von 2 weiteren Basiseinheiten ab, nämlich dem Meter und der Sekunde. Dieselbe Situation trifft auch auf das Candela zu. Versucht man Basiseinheiten möglichst unabhängig voneinander zu definieren, so wird sich auch eine Fehlerfortpflanzung nicht so stark auswirken können. -- Roal 22:18, 22. Sep. 2007 (CEST)
Ich bezweifle, dass das gelingen würde. Kannst es ja gerne versuchen. Aber die Diskussion darüber gehört niht hier her. --RokerHRO 00:31, 23. Sep. 2007 (CEST)
Hier eine Möglichkeit, das Mol neu zu definieren, ohne dass es vom Kilogramm oder einer anderen Basiseinheit abhängt:
1. Das Mol ist die Menge von 602 214 183 858 071 454 769 000 Teilchen eines spezifizierten Stoffes. 
2. Die physikalische Größe einer in Mol angegebenen Menge heißt Stoffmenge.
3. Der Quotient aus Teilchenzahl pro Stoffmenge ergibt die Avogadro-Konstante mit dem exakt festgelegten Wert von 
   NA = 602 214 183 858 071 454 769 000 mol-1. 
-- Roal 19:19, 23. Sep. 2007 (CEST)

Ja, und daraus ließe sich die neue Definition des Kilogramms ableiten:

Das Kilogramm ist das 602 214 183 858 071 454 769 000 000-fache der atomaren Masseneinheit u.

Durch diese Definition würde faktisch alles beim Alten bleiben. Ein Liter Wasser wäre weiterhin annähernd ein Kilo schwer und die Stoffmenge meist als Masse in Gramm durch die Massenzahl hinreichend genau berechenbar. --88.68.111.156 20:43, 23. Sep. 2007 (CEST)

Vergleich mit dem Urkilogramm

Das Kilogramm ist zwar vermeintlich über das Urkilogramm definiert, doch diese Definition ist praktisch ohne Bedeutung. Die Masse ist zwar die Größe, die im Alltag neben Zeit und Länge wahrscheinlich am häufigsten gemessen wird, im Supermarkt, der Personenwaage und so weiter. Die Messung wird jedoch praktisch niemals durch Vergleich mit dem Urkilogramm durchgeführt (nicht einmal bei der Herstellung und Eichung der Waage). Selbst im Labor dürfte dies praktisch nie geschehen. Die Definition ist also praktisch bedeutungslos. Die Definition als ein Liter Wasser (bei maximaler Dichte), ist sicher am ehesten alltagstauglich. Ok, vielleicht gibt es da ein Problem mit sehr exakten Messungen, weil Wasserstoff und Sauerstoff verschieden schwere stabile Isotope besitzen. Trotzdem könnte die Masse als ein Liter Wasser mit definierten Anteilen der verschiedenen Isotope definiert werden. Die Masse könnte auch über die Masse irgend eines isotopenreinen Stoffs definiert werden. Es stellt sich aber generell die Frage, ob überhaupt eine (neue) Definition erforderlich ist. Da ja inzwischen die Dichte unzähliger Stoffe genau gemessen wurde und auch die Massen fast aller stabilen Isotope genau bestimmt wurden, könnte ein Prototyp mit einem Kilogramm Masse jederzeit wieder hergestellt werden, selbst wenn das Urkilogramm abhanden käme. Aber es gibt ja auch noch genügend Kopien. Dies Überlegungen zeigen jedoch auch, dass im Grunde nichts dagegen spricht, es einfach bei der bisherigen Definition zu belassen. --88.68.122.247 16:16, 20. Sep. 2007 (CEST)

Es ist relativ egal, was du über die derzeitig gültige Kilogrammdefinition hältst und was du für vermeintliche Verbesserungen vorschlägst. Diese Diskussionsseite dient dazu, den Artikel zu diskutieren; sie ist kein Diskussionsforum über den Sinn oder Unsinn der derzeit gültigen Kilogrammdefinitionen und den laufenden Versuchen, eine neue Definition zu finden. --RokerHRO 17:26, 20. Sep. 2007 (CEST)
Im Alltag sind die winzigen vermeintlichen Abweichungen der Masse des Urkilogramms sicher bedeutungslos, bei der exakten Bestimmung von Naturkonstanten treten aber Probleme auf. Wird die Definition wörtlich genommen, ist ein Kilogramm zur jeder Zeit die Masse des Urkilogramm oder ? Da dessen Masse nicht wirklich exakt konstant ist und eigentlich auch nicht sein kann, ändern sich alle möglichen Messwerte für die Naturkonstanten, sofern diese wirklich konstant sind (bei unveränderlicher Masseneinheit versteht sich). Fast alle physikalischen Konstanten enthalten aber in ihrer SI-Einheit das Kilogramm, weil bis auf einige Ausnahmen fast alle physikalischen Größen wie F = m a, E = mc², L = mvr, h = E/f = mc²/f, U = E/Q = mc²/Q mit der Masse m zusammenhängen. Die Ladung Q ist über I*t über die Kraft F zwischen Leitern verknüpft und daher auch von der Masse abhängig. Die Ungenauigkeit von 0,00005 g entspricht einer relativen Abweichung von 5 · 10–8 und ist damit größer als die Unsicherheit vieler Naturkonstanten nach der Empfehlung von CODATA. Aber wie ist dies überhaupt möglich ? Sollten sich die Werte der Naturkonstanten nicht tatsächlich ändern, wie sich auch die Masse des Urkilogramms ändert ? --84.59.131.105 14:50, 21. Sep. 2007 (CEST)
Ja, das ist in der Tat verwunderlich. Mal bei der PTB nachfragen, wie sowas sein kann... :-( --RokerHRO 21:07, 22. Sep. 2007 (CEST)
Die Masse eines ungebundenen C-12 Atoms im Grundzustand und in Ruhe ist nach Überzeugung der meisten Wissenschaftler eine Naturkonstante. Gleiches gilt für die Masse aller stabilen Isotope unter entsprechenden Bedingungen. Es kann jedoch kein vernünftiger Mensch annehmen, die Masse eines in Paris aufbewahrten Metallzylinders sei über Jahrhunderte exakt konstant. Da die Masse dieses Metallzylinders jedoch als exakt ein Kilogramm definiert ist, folgt daraus zwingend, dass sich die Masse des C-12-Atoms gemessen in SI-Einheiten ändert. Im gleichen Verhältnis ändert sich auch der Wert der Avogadro-Zahl. Die Definition der Masseneinheit als der Masse eines Metallzylinders ist daher im Grunde absurd. Viel sinnvoller ist die Definition der Masseneinheit als der Masse eines Isotops wie C-12 oder eines definierten Vielfachen dieser Masse. Damit hätte die Masseneinheit einen exakt definierten Wert, der nach allgemeiner Überzeugung unveränderlich ist. Eine solche Masseneinheit gibt es jedoch bereits, es handelt sich um die atomare Masseneinheit. Faktisch spielt jedoch die abweichende Definition des Kilogramms auch gar keine wirkliche Rolle, weder im Labor noch im Alltag. --88.68.101.90 11:45, 23. Sep. 2007 (CEST)
Was du von der jetzigen Kilogrammdefinition hältst, ist hier völlig irrelevant. Diese Diskussionsseite dient nicht dazu, diesen Standpunkt kundzutun und/oder darüber zu diskutieren. Wenn du die Leute vom SI alle für inkompetent hältst und du eine einfachere, praktikablere und genauere(!) Definition für ein Kilogramm liefern kannst, schlag sie dem SI doch mal vor! Oder du fragst erstmal einen Physiker deiner Wahl, der sich mit dem Thema beschäftigt, was der davon hält. Kannst auch gerne die Leute von der PTB fragen, die arbeiten meines Wissens ebenfalls mit an einem neuen Kilogrammnormal. --RokerHRO 21:40, 23. Sep. 2007 (CEST)

Das gibt's doch gar nicht !

Es scheint fast, als sei das Kilogramm, genauer der Fehler im Urkilogramm, tatsächlich verantwortlich für die Unsicherheiten in den meisten Naturkonstanten. Weil Q^2 proportional einer Kraft ist und damit linear mit dem Urkilogramm zusammenhängt ist etwa der relative Fehler von e (geht mit der Wurzel der Masse) genau halb so groß. Der Wert von e in Coulomb ist umgekehrtproportional der Wurzel der Masse des Urkilogramms. In ähnlicher Weise lassen sich die meisten Fehlerangaben der CODATA-Empfehlungen erklären. Es kommt nur darauf an, wie der Wert vom Kilogramm abhängt. Ja, stimmt auch bei der Faraday-Konstanten. Bei der Klitzing-Konstanten h/e^2 kürzt sich die Masse heraus, so dass die supergenau bekannt ist. Es scheint fast, als seien alle Fehler nur durch die Änderung der Masse des Urkilogramms zu erklären oder will mich da jemand auf den Arm nehmen ? --84.59.132.181 15:41, 21. Sep. 2007 (CEST)

Nicht nur, aber auch. Wenn nun französische Forscher und US-amerikanischer Forscher ihre Apparaturen zur experimentellen Bestimmung irgendwelcher Naturkonstanten mit den jeweiligen nationalen Kilogrammprototypen geeicht haben und diese eben um 0,00005 g voneinander abweichen, sind die Messergebnisse der Forscher beider Nationen zwangsläufig verschieden, sofern sie von der Masse abhängen. Schon tragisch. Soweit ich weiß, werden solche Experimente aber tausendfach überall auf der Welt wiederholt und dann über alle Messwerte, die z. T. erheblich streuen, der Mittelwert bestimmt. Wie "genau" dieser Mittelwert ist, ergibt sich dabei einfach statistisch aus der Anzahl der Messwerte und ihrer Streuung. Unterschiedliche Einheitennormale werden dabei meines Wissens bisher nicht berücksichtigt. --RokerHRO 21:07, 22. Sep. 2007 (CEST)
Wenn es tatsächlich stimmen sollte, dass die Fehler der CODATA-Empfehlungen von 2006 korrekt aus den Messungen abgeschätzt sind, dann sind vieler dieser Abweichungen im Grunde nur darauf zurückzuführen, dass der Maßstab, die Masse dieses Metallzylinders in Paris, die Einheit der Masse, nicht exakt bekannt ist. Die Masseneinheit könnte aber schlicht als ein Vielfaches N der atomaren Masseneinheit definiert werden. Damit wären die meisten Ungenauigkeiten bereits verschwunden. Das Vielfache N könnte genau so gewählt werden, dass die neue Masseneinheit mit dem heutigen Kilogramm, so genau wie es bekannt ist, übereinstimmt. Die würde bedeuten, dass N gleich 1000 mal dem heutigen Wert der Avogadro-Konstante gesetzt würde. Einige Naturkonstanten sind offenbar auch nur deshalb relativ ungenau bekannt, weil die Einheit für die Temperatur, das Kelvin, nicht exakt bekannt ist. Dies könnte auch durch eine Festsetzung der Boltzmann-Konstante überwunden werden. --84.59.134.250 19:44, 23. Sep. 2007 (CEST)
Siehe meinen letzten Kommentar im vorherigen Abschnitt, ich wiederhole mich nur ungern. --RokerHRO 21:40, 23. Sep. 2007 (CEST)
Es ist jedenfalls unbestritten, dass die Masse des Urkilogramms und damit entsprechend der derzeit gültigen Definition des Kilogramms die Größe von einem Kilogramm nur mit einer Genauigkeit von 5 · 10−8 angegeben werden kann. Allein daraus folgt sofort, dass Zahlenangaben bei Verwendung der Einheit Kilogramm, eine Unsicherheit nicht kleiner 5 · 10−8 haben müssen. Aufgrund der Definition des Ampere und damit des Coulomb über eine Kraft (F = ma ~ Q²), können auch Fehler von Naturkonstanten mit der Einheit Coulomb oder Ampere nicht geringer sein als 2,5 · 10−8. Die angegebenen Fehler von CODATA haben jedoch fast immer exakt diesen Minimalwert. Dies lässt sich eigentlich nur so deuten, dass alle weiteren Fehlerquellen, die sich in einer Streuung der Messwerte niederschlagen könnten, vernachlässigbar klein sind, oder ?
Ich denke es gibt da keinen Zweifel. Etwa bei der PTB kann es nachgelesen werden:
Definition
Das Kilogramm ist die Einheit der Masse; es ist gleich der Masse des Internationalen Kilogrammprototyps.
Die Angabe einer Masse in kg, etwa der atomaren Masseneinheit als 1 u = 1,660 538 782 (83) · 10-27 kg bedeutet, dass 602.214.179.421.676.403.821.563.981 atomare Masseneinheiten die Masse des Internationale Kilogrammprototyp ist (Nein, nicht von irgend einer Kopie und auch kein irgendwie entsprechend der vermuteten Masseverluste korrigierter Wert). Dabei ist die relative Ungenauigkeit 5 · 10−8 exakt die Ungenauigkeit, mit der die Masse des Internationalen Kilogrammprototyps bestimmt werden kann. --84.59.133.42 12:06, 24. Sep. 2007 (CEST)

Gewichts- oder Volumenprozente?

"der aus einer Legierung von 90 % Platin und 10 % Iridium besteht" Sind das jetzt Gewichts- oder Volumenprozente? Ist ja schließlich beim Schnaps auch nicht schnuppe. Vielleicht ist das für professionelle Legierer selbstverständlich aber nicht für alle... --Hinterhofnarr 10:36, 5. Okt. 2007 (CEST)

Da Platin und Iridium etwa die gleiche Dichte haben, ist dies wirklich ziemlich schnuppe. Wie die Blutalkoholkonzentration eigentlich definiert ist scheint gar nicht so klar zu sein. Nach einigen Quellen ist ein Promille ein Milligramm Alkohol pro Gramm Blut, nach anderen 1 Gramm Alkohol pro Liter Blut. Was allerdings auch keinen großen Unterschied macht. Volumenanteile werden meist nur bei Gasen angegeben. Dort ist der Volumenanteil nach Avogadro zugleich der Anteil in Bezug auf die Zahl der Moleküle. --25ppb 20:24, 7. Okt. 2007 (CEST)

Mit dem "kleinen" Schönheitsfehler, dass "in etwa" für die Definition einer SI-Basiseinheit nicht reicht. Volumenbezogene Anteile hängen ausserdem von der Temperatur ab. Beim Urkilogramm - dem Repräsentant der Masse - sind die Prozente also selbstverständlich Massenanteile.

Vor allem kann in der Legierung (auch einer Mischung von Alkohol, Wasser und anderen Bestandteilen) den Bestandteilen gar kein eindeutiges Volumen zugeordnet werden. Es kann eigentlich nur eine Dichte der Mischung als Ganzes angegeben werden. Daher ist die Angabe von Volumenanteilen nur bei Gasen sinnvoll. Bei idealen Gasen sind die Volumenanteile identisch der Teilchenanteile und daher auch temperaturunabhängig.
(Der vorstehende, nicht signierte Beitrag stammt von 25ppb (DiskussionBeiträge) 21:25, 7. Okt. 2007)
Die Angabe von Volumenanteilen ist auch bei Flüssigkeiten sinnvoll, man denke nur an die üblichen Alkohol-%-Angaben auf den Flaschen alkoholischer Getränke. Aber das hat jetzt mit dem Kilogramm-Artikel nun wirklich nichts zu tun.
-- Roal 21:42, 7. Okt. 2007 (CEST)
Stimmt, die Angabe in Volumenprozent ist jedenfalls üblich. Eigentlich müsste zusätzlich angegeben werden bei welcher Temperatur diese Angabe gilt, weil Flüssigkeiten sich ja unterschiedlich stark mit steigender Temperatur ausdehnen (und Wasser unter 4° Celsius sogar verdichtet), was aber im Rahmen Messgenauigkeit wohl meist irrelevant ist. Dies zeigt wieder einmal, dass im Alltag der Masseänderung des Urkilos ohne jede Bedeutung ist, weil so genau eh niemand messen kann. --25ppb 09:38, 8. Okt. 2007 (CEST)

Was den Alkoholgehalt im menschlichen Körper betrifft, macht dies natürlich auch einen Unterschied - denn was nach der einen Defintion für die Inbetriebnahme eines Fahrzeugs erlaubt ist, mag nach der anderen schon verboten sein.

-- Roal 20:46, 7. Okt. 2007 (CEST)


Der Unterschied von einem kg Blut und einem Liter Blut dürfte meist unter der Messgenauigkeit bei der hochgerechneten Blutalkoholkonzentration zur Fahrtzeit liegen. Aber in der Tat ist hier die Definition eher von Bedeutung als bei der Definition des Kilogramms. Das Beispiel zeigt nur, dass die exakte Definition einer SI-Basiseinheit im Alltag völlig belanglos ist. --25ppb 21:05, 7. Okt. 2007 (CEST)

Eine merkwürdige Verallgemeinerung: Das Beispiel zeigt doch nur, dass für die üblichen Blutalkoholkonzentrationsbestimmungen keine hohe Präzision nötig ist. --888344

Wie haben die das früher nur geschafft?

... beim Herstellen des Ur-kg ganz exakt das 1000-fache des CGS-Gramm zu Treffen? --888344 10:34, 22. Okt. 2007 (CEST)

tatsächlicher Vergleich mit dem Prototyp

Im Artikel stehen zwei Versionen dazu:

"Das Internationale Komitee für Maß und Gewicht (CIPM) entscheidet darüber, wann diese nationalen Kopien mit dem Urkilogramm verglichen werden." und später

"Ein Mitgliedsland der Meterkonvention kann aber jederzeit seine Kopie zum BIPM bringen lassen, um es mit den Arbeitskopien des BIPM vergleichen zu lassen."

Kann man es jederzeit vergleichen (lassen) oder nur, wenn das CIPM es selbst veranlasst? --Kallemabrutz 11:07, 9. Feb. 2008 (CET)

Wenn das Kilo aus der urspruenglichen Definition 0,99... kg nach aktueller Definition entsprich, dann muss bei der alten Definition das Kilogramm kleiner gewaehlt worden sein als heute.