| Référence | Tonnes (t) | Kilogrammes (kg) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 0.000005 t | 0.005 kg |
| One litre of water | 0.001 t | 1 kg |
| Average adult human | 0.07 t | 70 kg |
| A small car | 1.4 t | 1400 kg |
La tonne est une unité de masse valant 1000 kilogrammes. Son symbole est t. Elle n’appartient pas au SI mais son emploi avec le SI est admis, et dans la plus grande partie du monde elle est simplement l’unité de travail pour tout ce qui est trop lourd pour s’énoncer commodément en kilogrammes.
Le nom pose problème en anglais. La tonne métrique vaut 1000 kilogrammes. La tonne courte, américaine, vaut 2000 livres, environ 907 kilogrammes. La tonne longue, impériale britannique, vaut 2240 livres, environ 1016 kilogrammes. Les trois diffèrent jusqu’à douze pour cent, écart suffisant pour compter dans le transport maritime et les contrats de matières premières ; les documents internationaux précisent donc en général de laquelle il s’agit plutôt que de s’en remettre au seul mot.
Le fret et l’industrie sont son domaine. La cargaison des navires, les wagons, la production d’acier, le ciment, les récoltes céréalières et le poids total autorisé des véhicules s’expriment en tonnes. Les capacités de charge des ponts et des grues l’emploient, ainsi que le port en lourd d’un navire, même si ce terme mesure la capacité d’emport et non la masse du bâtiment lui-même.
La comptabilité climatique a donné à la tonne une seconde vie publique. Les émissions nationales et celles des entreprises se déclarent en tonnes d’équivalent dioxyde de carbone, et les marchés du carbone fixent le prix des quotas à la tonne. Une voiture à essence moyenne émet environ deux tonnes de dioxyde de carbone par an, ce qui explique la présence de l’unité dans des documents de politique publique très éloignés de l’ingénierie.
La comptabilité de l’énergie emprunte le mot pour une grandeur qui n’est pas du tout une masse. La tonne d’équivalent pétrole se définit comme l’énergie libérée en brûlant une tonne de brut, environ 41,87 gigajoules, et les bilans énergétiques nationaux se publient en millions d’unités de ce type. La tonne d’équivalent charbon sert au même usage à une autre valeur. Ce sont des conventions et non des mesures : aucune tonne de pétrole particulière ne livre exactement ce chiffre, mais en fixer un permet d’additionner sur une seule échelle le gaz, le charbon, la production nucléaire et les renouvelables. Qui lit des statistiques d’énergie rencontre donc la tonne deux fois, une fois comme masse de combustible et une fois comme paquet d’énergie.
Une tonne équivaut à 1000 kilogrammes, à environ 2204,62 livres ou à environ 1,10231 tonne courte.
Le kilogramme est l’unité de base de masse du Système international d’unités. Son symbole est kg. C’est la seule unité de base dont le nom porte un préfixe, héritage du premier système métrique que l’on n’a jamais rectifié.
Pendant plus d’un siècle, le kilogramme fut défini par un seul objet : un cylindre de platine iridié conservé au Bureau international des poids et mesures, à Sèvres, près de Paris. Quarante copies officielles furent distribuées aux États membres et comparées au prototype à longs intervalles. Ces comparaisons ont révélé une dérive lente de plusieurs dizaines de microgrammes entre le prototype et ses copies sur cent ans, sans qu’on puisse dire lequel avait changé. Une unité définissable seulement par un objet que personne ne pouvait vérifier faisait mauvais effet dans un système fondé sur la reproductibilité.
La redéfinition est entrée en vigueur le 20 mai 2019. Le kilogramme est désormais fixé en attribuant une valeur exacte à la constante de Planck, 6,62607015 fois dix puissance moins trente-quatre joule seconde, ce qui relie la masse au temps et à la longueur par la mécanique quantique. En pratique, la réalisation se fait avec une balance de Kibble, qui équilibre une masse contre une force électromagnétique dont la grandeur est connue en termes électriques, ou en comptant les atomes d’une sphère de silicium presque parfaite. Tout laboratoire convenablement équipé peut aujourd’hui réaliser l’unité lui-même.
La vie quotidienne n’est en rien touchée par tout cela. Le poids corporel, les courses, la franchise de bagages, le fret et le côté massique de presque tout calcul d’ingénierie s’expriment en kilogrammes, et le prototype international demeure dans son coffre comme objet historique et non comme définition.
Réaliser la nouvelle définition demande un instrument et non un objet. Une balance de Kibble maintient une masse contre une force électromagnétique dont la valeur se déduit de la constante de Planck, en comparant directement la puissance mécanique et la puissance électrique, et une seconde méthode compte les atomes d’une sphère presque parfaite de silicium 28 dont le diamètre et le pas du réseau sont connus à quelques parties par milliard. Les deux voies s’accordent à une vingtaine de microgrammes par kilogramme, et tout laboratoire qui en construit une peut désormais fabriquer son propre étalon primaire. Voilà le gain pratique du changement : la masse n’a plus à remonter à un unique cylindre dans un coffre, et nul accident survenu à celui-ci ne peut altérer l’unité.
Un kilogramme équivaut à 1000 grammes, à environ 2,20462 livres ou à environ 35,274 onces.