1kg nặng bao nhiêu?

VẤN ĐỀ THỐNG NHẤT ĐƠN VỊ CÂN NẶNG

Kẻ 8 lạng, người nửa cân – Chính là câu tục ngữ quen thuộc ám chỉ cho sự hơn thua giữa hai con người trong sự so sánh. Nhưng ngẫm lại, 8 lạng có phải bằng nửa cân hay không? Cân ngày xưa khác cân bây giờ sao? Hay 8 lạng nhiều hơn? Hay nửa cân không phải là 5 lạng, mà là 8 lạng?.

Thật là phức tạp nếu như đơn vị cân nặng không được thống nhất giữa tỉnh này với tỉnh khác, nước này với nước khác, và thời gian này với thời gian khác. Chúng ta đã khá vất vả trong việc quy đổi tiền tệ giữa các quốc gia rồi. Vậy thì rốt cuộc, 1kg là bao nhiêu? 1kg ở Mỹ có bằng 1kg ở Việt Nam không?

ĐỊNH NGHĨA ĐẦU TIÊN VỀ 1 KG

Từ năm 1795, người Pháp là những người đầu tiên đã định nghĩa về 1kg, theo đó, 1g được tính bằng:

- một khối nước tinh khiết có hình lập phương, 

- có cạnh bằng 1cm,

- ở nhiệt độ nước đá đang tan chảy $0°C$, sau này thì được đổi thành $4°C$

Và 1000g = 1kg

Bằng những điều kiện này, thì ở mọi nơi trên thế giới đều có thể sử dụng phương pháp đo này để biết chính xác về 1g, để từ đó có được chính xác 1kg bằng nhau ở tất cả các quốc gia. Người ta sử dụng nước đá đang tan chảy bởi khối lượng của nước cũng thay đổi theo nhiệt độ, khi nước đá đang tan chảy có nhiệt độ là $0°C$, sau này thì người ta đo ở $4°C$ bởi lúc này nồng độ phân tử nước là đậm đặc nhất.

CẢI TIẾN ĐỊNH NGHĨA VỀ 1 KG 

Thế nhưng, việc sử dụng nước làm dụng cụ đo khá phức tạp, gây ra nhiều hạn chế, thế nên phương pháp đo đã cải tiến bằng cách sử dụng một khối trụ bằng hợp kim gồm 90% là bạch kim + 10% là iridi, có chiều cao bằng 39mm, đường kính 39mm. Đây là một vật liệu cứng, trơ, không bị oxy hóa, vậy nên không bị phản ứng hóa học, làm thay đổi khối lượng. Vật liệu được đúc thành hình trụ để giảm được tối đa diện tích về mặt, ít tiếp xúc với môi trường, ít bám bụi, ít phản ứng thì cũng ít gây ra sự thay đổi về khối lượng.

Khối trụ được đưa vào một chiếc tủ kính đặt vào trong két sắt, và bảo vệ dưới một căn phòng bảo mật tại BIPM. Căn phòng bảo mật cũng vô cùng sạch sẽ đảm bảo 1 hạt bụi cũng không được phép bám vào. Ngoài ra họ cũng tạo ra 6 bản sao gốc được bảo quản tại BIPM và thêm 40 bản sao cho các nước trên thế giới tự bảo quản. Và với quy ước này, khái niệm 1kg được sử dụng trong suốt hơn 130 năm qua kể từ năm 1889.

VẤN ĐỀ PHÁT SINH

Mỗi 10 năm một lần, bản sao sẽ lại được đem so sánh lại với bản chính, và rồi, vấn đề phát sinh đã xảy ra. Bởi mỗi dấu vân tay, mỗi hạt bụi sẽ đều gây ra sự thay đổi khối lượng của khối trụ. Theo đó, qua nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học đã chứng minh rằng, khối lượng của khối kg chuẩn và các bản sao khác nhau khoảng 2 microgam. Và theo đo đạc, sau 100 năm, khối lượng của khối kg chuẩn bị giảm đi 50 microgam – khoảng bằng khối lượng một chiếc lông mi.

Sự thay đổi này đã khiến các nhà khoa học cần phải suy nghĩ ra được một tiêu chuẩn tốt hơn, đạt được các tiêu chí:

- Không sợ bị đánh cắp

- Không sợ bị bám bụi

- Không sợ bị biến đổi theo thời gian.

- Phổ biến và dễ sử dụng

SỰ THỐNG NHẤT CUỐI CÙNG

Theo đó, sau nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã thống nhất sử dụng các hằng số tự nhiên để quy ước cho 1kg. 

Lý do cho sự thay đổi này là mong muốn mọi đơn vị đo lường trên thế giới dựa trên các hằng số vật lý – đảm bảo tính ổn định và sẽ không thay đổi trong tương lai, tại bất kỳ nơi nào trên thế giới. 

Thêm nữa, việc sử dụng các hằng số tự nhiên là cần thiết bởi đã có nhiều khái niệm sử dụng những hằng số vật lý – toán học như:

Ampere -  Điện tích cơ bản: Điện tích của electron và photon

Kelvin -   Hằng số Boltzmann

Mole -  Hằng số Avogadro

Theo đó các nhà khoa học đề xuất: xác định khái niệm "một kilogram" bằng hằng số Planck.

Để có được con số chính xác này, các nhà khoa học sử dụng cỗ máy có tên “cân bằng Kibble - Kibble balance”, tính ra được giá trị mới của hằng số Planck với độ lệch chỉ 13/1.000.000.000, vượt mặt con số lần trước với độ lệch 34/1.000.000.000.

Định nghĩa kilogram mới chính thức được áp dụng vào Ngày Đo lường Khoa học Thế giới, 20 tháng Năm năm 2019.

Đến đây ta đã có thể chắc chắn 1kg chính là bằng 10 lạng, và nửa cân đúng bằng 5 lạng. Vậy thì tại sao lại có câu “kẻ 8 lạng, người nửa cân”. 

Chuyện là, cái cân của câu nói ấy không phải cái cân theo hệ quy chuẩn quốc tế mà ta vừa được tìm hiểu qua bài này. Mà là cân tiểu ly mà ông bà ta trước đây thường dùng để cân đo các vị thuốc bắc hoặc kim loại quý. Theo chiếc cân này thì 1kg là 16 lạng, và 8 lạng vừa bằng nửa cân.