::: O KG E O OBJETO MAIS REDONDO DO MUNDO :::

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Quando medimos qualquer "coisa", sob o ponto de vista de qualquer grandeza física, no fundo estamos comparando esta "coisa" com um padrão.
O Sistema Internacional de Unidades prevê sete grandezas fundamentais, cada qual com a sua unidade de medida padrão. Cada uma destas unidades tem uma definição rigorosa.

Já comentei aqui no blog que a unidade de medida de massa, o quilograma, é a única grandeza que ainda é definida por um protótipo, ou seja, por um objeto palpável, um cilíndro de platina iridiada⁽¹⁾, carinhosamente apelidadeo de "Le gran K". Todas as outras foram redefinidas em função de constantes físicas. A penúltima delas foi o metro, que também era um protótipo, uma barra de platina com suposto 1 m (exato) de comprimento. Desde 1983 o metro está redefinido como a distância que a luz percorre em  1/299.792.458 s. Note que esta definição baseia-se na velocidade da luz no vácuo, uma constante que é bem conhecida e que vale c =  299.792.458 m/s.

BIPM

"Le Gran K", guardado no BIPM em Paris, França

O problema de definirmos uma unidade de medida com base em um objeto (ou protótipo) é que ele, com o tempo, se deteriora. Quem nos garante que o quilograma padrão, guardado no Birô Internacional de Pesos e Medidas (Paris, França) há mais de 120 anos, continua o mesmo? Ninguém garante! Pelo contrário, sempre que ele é medido, diferenças aparecem! O ideal é fazer algo semelhante ao que foi feito com o metro que, ao ser redefinido em função da velocidade da luz, como descrevi acima, aposentou a barra padrão. E o melhor: a velocidade da luz, uma constante física confiável, passou a ser o nosso backup.

A mudança urgente na definição do quilograma padrão incomoda os cientistas. Uma tentativa atual de redefinição do quilograma padrão vem do Projeto Avogadro que construiu uma esfera de silício 28 extremamente puro e cristalino com exatamente um quilograma. Antes que você desdenhe que uma esfera de silício continua sendo um objeto, tanto quanto um cilindro de platina iridiada, adianto que os pesquisadores deste projeto querem, na verdade, usar a esfera perfeita para calcular⁽²⁾ o número de átomos de silício nela presentes com a máxima precisão possível.  E a partir desta contagem pretendem "recalibrar" o número (ou constante) de Avogadro, o famoso N_A = 6,02 x 10²³ que você aprendeu no colégio. Lembra?

Sabemos que N_A átomos de carbono 12 têm juntos massa total de exatamente 12 g. Usando esta ideia, podemos redefinir 1 kg como sendo a massa equivalente a N_A x 1000/12 átomos de carbono. Os pesquisadores do Projeto Avogadro querem fazer algo parecido, só que com o silício 28, usando a esfera cristalina e superprecisa que fabricaram⁽²⁾.

A matéria prima para construir a esfera perfeita de silício cristalino custou 1 milhão de euros (cerca de 2,6 milhões de reais pela cotação de hoje). Parece um custo altíssimo. Em números absolutos é realmente muito alto. Mas, como o quilograma está em todo lugar, na indústria e no comércio, e muito além dos laboratórios de pesquisa, além de ser usado na definição de outras grandezas e suas unidades, em termos relativos, é um custo até que bem baixo. Estamos falando, na prática, de muito, mas muito mais dinheiro do que "apenas" 1 milhão de euros.

Confira a história do quilograma padrão e mais detalhes do Projeto Avogadro no video acima que vem do Ri Channel que fica também como referência de material de enorme qualidade para você que curte Física. Se preciso, o vídeo está legendado em português. Basta habilitar a ferramenta do Youtube.

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(1) Este cilindro tem 90% de platina e 10% de irídio, e mede 39 mm tanto de altura quanto de diâmetro. Ele tem, supostamente, exatamente 1 quilograma.
(2) O diâmetro d da esfera é medido com laser, de forma extremamente precisa. O diâmetro é o dobro do raio, ou seja, d = 2r. O volume da esfera, da geometria, sabemos que é V = 4πr³/3. Substituindo r = d/2 encontramos V = πd³/6. Conhecendo a distribuição de átomos na estrutura cristalina do silício 28 os pesquisadores podem calcular o número de átomos presentes na esfera para melhorar o valor do número de Avogadro.