Le kilogramme, dont le symbole est kg (en minuscules), est l'unité de base de masse dans le Système international d'unités (SI).
Le kilogramme est la seule unité SI de base possédant un préfixe (« kilo », symbole k utilisé pour désigner le millier d'une unité) dans son nom. Quatre des sept unités de base du Système international sont définies par rapport au kilogramme, donc sa stabilité est importante.
Du temps où il était en vigueur, le prototype international du kilogramme était rarement utilisé ou manipulé. Des copies en étaient conservées par les laboratoires nationaux de métrologie autour du globe et lui ont été comparées en 1889, 1948 et 1989 pour des besoins de traçabilité. Le prototype international du kilogramme (IPK, ou International Prototype kilogram) est commandé par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) sous l'autorité de la Convention du Mètre (1875), et est sous la garde du Bureau international des poids et mesures (BIPM) qui le conserve (au pavillon de Breteuil) au nom de la CGPM.
Après la constatation que la masse du prototype semble dévier de celles de ses copies au cours du temps, le Comité international des poids et mesures (CIPM) recommande en 2005 de redéfinir le kilogramme en fonction de constantes fondamentales de la nature. Dans sa session de 2011, la CGPM convient que le kilogramme devrait être redéfini à partir de la constante de Planck, mais constatant que les travaux existant à cette date ne permettent pas de mettre en œuvre le changement, reporte la décision finale à 2014 puis à la 26e CGPM, qui s'est tenue en 2018 à Paris. Celle-ci permet de figer quatre constantes physiques et de définir un nouveau système d'unités, c'est-à-dire de redéfinir effectivement le kilogramme ; ces définitions entrent en vigueur le 20 mai 2019.
Le kilogramme peut désormais être réalisé à partir de la valeur fixée de la constante de Planck et à l'aide d'une balance de Kibble.
Le mot « kilogramme » est formé du préfixe « kilo », dérivant du grec ancien χίλιοι / chílioi, « mille », et de « gramme », représentant 1/24e de l'once, par une fausse étymologie reliant le mot au grec ancien γράμμα / grámma. À l'origine l'unité était le gramme, correspondant à la masse d'un centimètre cube d'eau à la température de la glace fondante. Mais étant instable et peu pratique à manipuler, l'unité retenue fut le kilogramme afin de correspondre à un litre d'eau (à 4°C). Le mot « kilogramme » est écrit dans la loi française en 1795. L'apocope « kilo » est une abréviation courante qui apparaît dès le XIXe siècle.
Le symbole du kilogramme est kg.
Le gramme est originellement défini en 1795 comme la masse d'un centimètre cube « d'eau pure » à 4 °C, faisant du kilogramme l'égal de la masse d'un litre d'eau pure. Le prototype du kilogramme, fabriqué en 1799 et sur lequel s'appuie le kilogramme jusqu'en mai 2019, possède une masse égale à celle de 1,000 025 l d'eau pure.
De 1879 jusqu'au 19 mai 2019, il était défini comme étant égal à la masse du prototype international du kilogramme déposé au BIPM au pavillon de Breteuil près de Paris.
Depuis le 20 mai 2019, il est défini en fixant la valeur numérique de « la constante de Planck, h, égale à 6,626 070 15 × 10−34 J s, unité égale à kg m2 s−1 », le mètre et la seconde ayant déjà été définis auparavant en fixant « la fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamental de l’atome de césium 133 non perturbé, ∆νCs, comme égale à 9 192 631 770 Hz » pour déterminer la seconde de façon aisément reproductible et précisément mesurable, et en fixant « la vitesse de la lumière dans le vide, c, comme égale à 299 792 458 m/s » pour déterminer également le mètre en fonction de la seconde de façon aisément reproductible et précisément mesurable. Cette nouvelle définition a été officiellement approuvée par le BIPM le 16 novembre 2018, lors de la 26e conférence générale des poids et mesures.
Le kilogramme est une unité de masse. Du point de vue physique, la masse est une propriété inertielle, décrivant la tendance d'un objet à conserver la même vitesse en l'absence d'une force extérieure. Selon les lois du mouvement de Newton, un objet de masse 1 kg accélère d'1 m/s2 quand on lui applique une force d'1 newton.
Si le poids d'un système dépend de la force locale de la gravité, sa masse est invariante (tant qu'il ne se déplace pas à des vitesses relativistes). En conséquence, pour un astronaute en micropesanteur, aucun effort n'est nécessaire pour maintenir un objet au-dessus du plancher : il est sans poids. Toutefois, comme les objets en micropesanteur conservent leur masse et donc leur inertie, un astronaute doit exercer une force dix fois plus importante pour donner la même accélération à un objet de 10 kg qu'à un objet d'1 kg.
Comme sur Terre, le poids d'un objet est proportionnel à sa masse, sa masse en kilogramme est généralement mesurée en comparant son poids à celui d'un objet standard dont la masse est connue en kilogramme, à l'aide d'une balance. Le rapport de la force de gravitation exercée sur les deux objets est égal au rapport de leur masse.
Le kilogramme sous-tend une grande partie du Système international d'unités (SI) tel qu'il est actuellement défini et structuré. Par exemple :
le newton, l'unité SI de force, est défini comme la force qui confère une accélération d'un mètre par seconde carrée à un objet d'un kilogramme ;
le pascal, l'unité SI de pression, est défini comme égal à un newton par mètre carré.
Cette chaîne de dépendance se succède sur plusieurs unités SI. Par exemple :
le joule, l'unité SI d'énergie, est défini comme le travail d'une force d'un newton quand elle agit sur un mètre ;