Otwórz menu główne

Jednostka podstawowa układu SI

siedem podstawowych jednostek miary w układzie SI
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].

DefinicjeEdytuj

Jednostki podstawowe układu SI
Nazwa Symbol Mierzona wielkość Obecna definicja[2] Historyczne pochodzenie / uzasadnienie
metr m długość „metr, oznaczenie m, jest to jednostka SI długości. 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 SI masy. 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 „sekunda, oznaczenie s, jest to jednostka SI czasu. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej częstotliwości cezowej ∆νCs, to jest częstotliwości nadsubtelnego przejścia w atomach cezu 133 w niezaburzonym stanie podstawowym, wynoszącej 9192631770, wyrażonej w jednostce Hz, która jest równa s-1 ”

XXVI CGPM (2018)

Doba dzieli się na 24 godziny, każda godzina na 60 minut, a każda minuta na 60 sekund.
Sekunda to   doby
amper A prąd elektryczny „amper, oznaczenie A, jest to jednostka SI prądu elektrycznego. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej ładunku elementarnego e, wynoszącej 1,602176634×10-19, wyrażonej w jednostce C, która jest równa A s, gdzie sekunda zdefiniowana jest za pomocą ∆νCs ”

XXVI CGPM (2018)

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 „kelwin, oznaczenie K, jest to jednostka SI temperatury termodynamicznej. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Boltzmanna k, wynoszącej 1,380 649×10-23, wyrażonej w jednostce J K-1, która jest równa kg m2s-2K-1, gdzie kilogram, metr i sekunda zdefiniowane są za pomocą h, ci ∆νCs

XXVI CGPM (2018)

Skala Celsjusza: skala Kelvina opiera się na skali Celsjusza, lecz jest skalą termodynamiczną (0 K to zero bezwzględne).
mol mol liczność materii „mol, oznaczenie mol, jest to jednostka SI ilości substancji. 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 „kandela, oznaczenie cd, jest to jednostka SI światłości w określonym kierunku. Jest ona zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej skuteczności świetlnej monochromatycznego promieniowania o częstotliwości 540×1012 Hz, Kcd, wynoszącej 683, wyrażonej w jednostce lmW-1, która jest równa cd sr W-1lub cd sr kg-1m-2s3, gdzie kilogram, metr i sekunda są zdefiniowane za pomocą h, ci ∆νCs

XXVI CGPM (2018)

Wcześniejszą jednostką światłości była świeca.

Zmiany definicjiEdytuj

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 teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  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. Główny Urząd Miar, Krótka informacjao Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar, SI, 2018.
  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].