Jednostka podstawowa układu SI

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Jednostki układu SI
Symbol Nazwa Określenie
A amper natężenie prądu elektrycznego
K kelvin temperatura
s sekunda czas
m metr długość
kg kilogram masa
cd kandela światłość źródła światła
mol mol liczność materii

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 do zdefiniowania niektórych jednostek trzeba użyć innych jednostek[1].

Definicje[edytuj | edytuj kod]

Jednostki podstawowe układu SI
Nazwa Symbol Mierzona wielkość Obecna (2019) definicja[2] Historyczne pochodzenie / uzasadnienie
metr m długość „Metr, oznaczenie m, jest to jednostka długości w SI. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej prędkości światła w próżni c, wynoszącej 299 792 458, wyrażonej w jednostce m s-1, przy czym sekunda zdefiniowana jest za pomocą częstotliwości cezowej ∆νCs;”
XXVI CGPM (2018)
długości mierzonej wzdłuż południka paryskiego od równika do bieguna.
kilogram kg masa „Kilogram, oznaczenie kg, jest to jednostka masy w SI. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Plancka h, wynoszącej 6,626 070 15x10-34, wyrażonej w jednostce J s, która jest równa kg m2 s-1, przy czym metr i sekunda zdefiniowane są za pomocą c i ∆νCs.”
XXVI CGPM (2018)
Masa jednego litra wody. Litr to 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 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 „Jeden mol zawiera dokładnie 6,022 140 76×1023 obiektów elementarnych. Liczba ta odpowiada ustalonej wartości liczbowej – liczbie Avogadra. Gdy wyrażona jest w jednostce mol-1 jest nazywana stałą Avogadra, NA. Mol, symbol n, jest miarą ilości substancji czyli jest miarą liczby obiektów elementarnych danego rodzaju. Obiektem elementarnym może być atom, cząsteczka, jon, elektron, każda inna cząstka lub określona grupa cząstek.”
XXVI CGPM (2018)
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 wata 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 w dalszym ciągu był jedyną jednostką, która była zdefiniowana przez określony przedmiot, a nie przez stałą fizyczną. Jednakże mol, amper oraz kandela, przez sposób w jaki je zdefiniowano, również odwoływały się do wzorca masy, którym był walec wykonany ze stopu platyny z irydem, przechowywany w sejfie niedaleko Paryża. Jednym z celów metrologii było 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[3] XXIII CGPM (2007) ustaliła, aby odłożyć wszelkie formalne zmiany do następnej Generalnej Konferencji w 2011[4].

W notatce do CIPM w październiku 2009[5] 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)[6]

W dniach 13-16 listopada 2018 podczas 26. Generalnej Konferencji Miar[7] przyjęte zostały nowe definicje[8] podstawowych jednostek miar, które weszły w życie 20 maja 2019 roku[9][10].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b 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. https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf
  3. 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 [zarchiwizowane z adresu 2013-04-26] (ang.).
    Zalecenie 1: Kroki przygotowawcze w kierunku nowych definicji kilograma, ampera, kelwina i mola wyrażonych względem stałych podstawowych
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Treść rezolucji 26. Generalnej Konferencji Miar dot. redefinicji podstawowych jednostek miar, www.bipm.org [dostęp 2019-01-12].
  8. Krótka informacja o międzynarodowym układzie jednostek miar SI, www.gum.gov.pl, 22 października 2018 [dostęp 2019-01-12].
  9. Aleksandra Gadomska, Co nowego w SI?, Główny Urząd Miar [dostęp 2019-01-13].
  10. Krzysztof Turzyński, Ze stałą Plancka po ziemniaki, „Delta”, styczeń 2019 [dostęp 2019-01-13].