Jednostka podstawowa układu SI

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Siedem podstawowych jednostek SI i współzależności z definicji

Układ SI definiuje siedem jednostek miary jako podstawowy zbiór z których tworzone są jednostki pochodne. Te podstawowe jednostki i ich fizyczna wielkość to:[1]

Wielkości wyrażane w jednostkach podstawowych układu SI tworzą zbiór wzajemnie niezależnych wymiarów wymaganych w analizie wymiarowej stosowanej powszechnie w nauce i technice. Jednakże niektóre z jednostek współzależą od innych, co wynika ze sposobu w jaki zostały zdefiniowane[1].

Definicje[edytuj | edytuj kod]

Jednostki podstawowe układu SI
Nazwa Symbol Mierzona wielkość Obecna (2005) definicja Historyczne pochodzenie / uzasadnienie
metr m długość „Jeden metr to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.”
XVII CGPM (1983, rezolucja 1, CR, 97)
110 000 000 długości mierzonej wzdłuż południka paryskiego od równika do bieguna.
kilogram kg masa „Jeden kilogram to masa równa masie międzynarodowego wzorca kilograma.”
III CGPM (1901, CR, 70)
Masa jednego litra wody. Litr to 11000 metra sześciennego.
sekunda s czas „Jedna sekunda to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami F = 3 i F = 4 struktury nadsubtelnej stanu podstawowego 2S1/2 atomu cezu 133Cs
XIII CGPM (1967/68, rezolucja 1; CR, 103)
„Powyższa definicja odnosi się do atomu cezu w spoczynku w temperaturze 0 K”
(Dodane przez CIPM w 1997)
Doba dzieli się na 24 godziny, każda godzina na 60 minut, a każda minuta na 60 sekund.
Sekunda to 1(24 × 60 × 60) doby
amper A prąd elektryczny „Jeden amper to takie natężenie stałego prądu elektrycznego, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w próżni w odległości 1 m od siebie, spowodowałby wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą równą 2·10-7 N na każdy metr długości przewodu.”
IX CGPM (1948)
Oryginalny „Międzynarodowy Amper” był zdefiniowany elektrochemicznie jako prąd potrzebny do wytrącenia 1.118 miligrama srebra na sekundę z roztworu azotanu srebra. W porównaniu do obecnej definicji, różnica wynosi 0,015%.
kelwin K temperatura „Jeden kelwin to jednostka temperatury równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.”
XIII CGPM (1967/68, rezolucja 4; CR, 104)
„Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola 2H na jeden mol 1H, 0,0003799 mola 17O na jeden mol 16O i 0,0020052 mola 18O na jeden mol 16O.”
(Dodane przez CIPM w 2005)
Skala Celsjusza: skala Kelvina opiera się na skali Celsjusza, lecz jest skalą termodynamiczną (0 K to zero bezwzględne).
mol mol liczność materii „1. Jeden mol to liczność materii układu, zawierającego liczbę cząstek równą liczbie atomów zawartych w dokładnie 0,012 kilograma izotopu węgla 12C; jej symbol to 'mol.'

2. Mol służy do określania liczności cząstek takich jak atom, cząsteczka, jon, elektron i inne indywiduum chemiczne lub ich grupy.”
XIV CGPM (1971, rezolucja 3; CR, 78)
„W definicji zakłada się, że węgiel jest w stanie niezwiązanym chemicznie, w spoczynku, a jego atomy nie znajdują się w stanie wzbudzenia.”
(Dodane przez CIPM w 1980)

Masa cząsteczkowa podzielona przez 1 g/mol.
kandela cd światłość „Jedna kandela to światłość z jaką świeci w określonym kierunku źródło emitujące promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 5,4·1014 Hz i wydajności energetycznej w tym kierunku równej (1/683) watów na steradian.”
XVI CGPM (1979, rezolucja 3; CR, 100)
Wcześniejszą jednostką światłości była świeca.

Proponowane zmiany[edytuj | edytuj kod]

Definicje podstawowych jednostek układu SI były kilkakrotnie zmieniane i uzupełniane od czasu podpisania Konwencji Metrycznej w 1875. Po zmianie definicji metra w 1960, kilogram jest jedyną jednostką, która jest zdefiniowana przez określony przedmiot, a nie przez stałą fizyczną. Jednakże mol, amper oraz kandela, przez sposób w jaki je zdefiniowano, również odwołują się do wzorca masy, którym jest walec wykonany ze stopu platyny z irydem, przechowywany w sejfie niedaleko Paryża. Jednym z celów metrologii jest znalezienie takiego sposobu zdefiniowania kilograma aby opisać go przy pomocy stałej fundamentalnej na wzór definicji metra, która korzysta z prędkości światła.

XXI Generalna Konferencja Miar (CGPM, 1999) zajęła w tym celu oficjalne stanowisko i zaleca „aby krajowe laboratoria kontynuowały wysiłki udoskonalając doświadczenia łączące jednostkę masy ze stałymi podstawowymi lub atomowymi w celu zmiany definicji kilograma w przyszłości”. Uwagę przyciągnęły dwie główne możliwości stała Plancka i stała Avogadra.

W 2005 roku Międzynarodowy Komitet Miar i Wag (CIPM) zatwierdził przygotowanie nowych definicji kilograma, ampera i kelwina oraz zauważył możliwość nowej definicji mola odwołującej się do stałej Avogadra[2] XXIII CGPM (2007) ustaliła, aby odłożyć wszelkie formalne zmiany do następnej Generalnej Konferencji w 2011[3].

W notatce do CIPM w październiku 2009[4] Ian Mills, prezes CIPM Consultative Committee – Units (CCU), skatalogował niepewności podstawowych stałych fizycznych zgodnie z obowiązującymi definicjami a ich wartościami na podstawie nowych definicji. Przekonuje w niej CIPM aby zaakceptować proponowane zmiany definicji kilograma, ampera, kelwina i mola, tak aby odwoływały się do wartości stałych podstawowych, tj. stałej Plancka (h), elementarnego ładunku elektrycznego (e), stałej Boltzmanna (k) i stałej Avogadra (NA)[5]

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Międzynarodowe Biuro Miar i Wag: The International System of Units (SI). Wyd. 8. 2006. ISBN 92-822-2213-6. (ang.)
    Broszura informacyjna o układzie SI
  2. 94. Zebranie Międzynarodowego Komitetu Miar i Wag (2005).
    .Recommendation 1: Preparative steps towards new definitions of the kilogram, the ampere, the kelvin and the mole in terms of fundamental constants (ang.)
    Zalecenie 1: Kroki przygotowawcze w kierunku nowych definicji kilograma, ampera, kelwina i mola wyrażonych względem stałych podstawowych
  3. XXIII Generalna Konferencja Miar (2007).
    Resolution 12: On the possible redefinition of certain base units of the International System of Units (SI) (ang.)
    Rezolucja 12: W sprawie możliwej zmiany definicji niektórych jednostek podstawowych układu SI.
  4. Ian Mills, Prezes CCU: Thoughts about the timing of the change from the Current SI to the New SI (ang.). CIPM, 2009-10. [dostęp 2010-02-23].
    Przemyślenia na temat terminu zmiany bieżącego układu SI na nowy.
  5. Ian Mills: Draft Chapter 2 for SI Brochure, following redefinitions of the base units (ang.). CCU, 29 wrzesień 2010. [dostęp 2011-01-01].
    .Projekt rozdziału 2 dla broszury SI, zawierający zmienione definicje jednostek podstawowych układu.