Грамм — это масса 1 кубического сантиметра воды при температуре 4 °C. Значит, килограмм — это масса 1 кубического дециметра (литра) воды при 4 °C, а тонна — это масса 1 кубического метра воды при 4 °C. Почему?

Это связано с тем, как исторически были определены единицы массы и объёма в метрической системе.

Изначально грамм определяли как массу одного кубического сантиметра чистой воды при температуре её наибольшей плотности (примерно 4 °C) и нормальном атмосферном давлении. Вода была выбрана потому, что это очень распространённое вещество, а её плотность вблизи 4 °C близка к 1 г/см³.

Далее в метрической системе все единицы связаны десятичными соотношениями:

• 1 дециметр = 10 сантиметров;

• следовательно, 1 кубический дециметр = 10 × 10 × 10 = 1000 кубических сантиметров;

• если 1 см³ воды имеет массу 1 г, то 1000 см³ воды имеют массу 1000 г = 1 кг.

Поэтому масса 1 литра воды (а литр как раз равен 1 дм³) при 4 °C оказывается равной примерно 1 килограмму.

Аналогично:

• 1 метр = 10 дм = 100 см;

• 1 м³ = 100 × 100 × 100 = 1 000 000 см³;

• если каждый кубический сантиметр воды имеет массу 1 г, то масса 1 000 000 см³ воды составляет 1 000 000 г = 1000 кг = 1 тонна.

То есть причина очень проста: объём увеличивается в кубе линейного размера. При переходе от сантиметра к дециметру объём возрастает в 1000 раз, поэтому и масса воды возрастает в 1000 раз — от грамма к килограмму. При переходе от сантиметра к метру объём возрастает в 1 000 000 раз, поэтому масса возрастает до 1 000 000 г, то есть до одной тонны.

Надо отметить, что в современной системе СИ килограмм уже не определяется через воду. Сейчас он определяется через фиксированное значение постоянной Планка. Однако совпадение «1 литр воды ≈ 1 килограмм» и «1 кубометр воды ≈ 1 тонна» сохранилось и очень удобно для практических оценок.