Układ SI

Jednostki układu SI
SymbolNazwaOkreślenie
Aampernatężenie prądu elektrycznego
Kkelwintemperatura
ssekundaczas
mmetrdługość
kgkilogrammasa
cdkandelaświatłość źródła światła
molmolliczność materii

Układ SI, właściwie Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (fr. Système international d'unités, SI) – znormalizowany układ jednostek miar zatwierdzony w 1960 (później modyfikowany) przez Generalną Konferencję Miar na XI Generalnej Konferencji Miar. Jest stworzony w oparciu o metryczny system miar. Jednostki w układzie SI dzielą się na podstawowe i pochodne.

Wzorzec kilograma
Wzorzec metra (numer 27 ulokowany jest w USA)

Układ SI został oficjalnie przyjęty przez wszystkie kraje świata z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych, Liberii i Mjanmy (Birmy)[1]; w Polsce układ SI obowiązuje od 31.12.1966 r.[2]

Historia

Daty przyjęcia systemu metrycznego przez poszczególne państwa.
Kraje, które oficjalnie przyjęły system metryczny (zielony)

W 1791 r. we Francji przyjęto definicję metra jako długości mierzonej wzdłuż południka paryskiego od równika do bieguna. Rok później przyjęto nazwy „metr”, „ar”, „litr” oraz „graw” (jako jednostkę masy)[3]. Układ SI powstał z XIX-wiecznego układu MKS, do którego należał metr, kilogram i sekunda. W 1954 roku podstawowymi jednostkami zostały: amper, kelwin, kandela. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar został zatwierdzony na XI Generalnej Konferencji Miar w 1960 roku. Po obradach XIV Generalnej Konferencji Miar w 1971 r. do klasy jednostek podstawowych został włączony mol określający liczność materii. Natomiast na XX Konferencji, w październiku 1995 roku do klasy jednostek pochodnych włączono jednostki występujące dotychczas jako jednostki uzupełniające – radian i steradian[4][5].

Jednostki podstawowe

Obecnie układ SI zawiera 7 jednostek podstawowych[6].

Jednostki podstawowe układu SI
NazwaSymbolMierzona wielkośćObecna definicja[7]Historyczne pochodzenie / uzasadnienie
metrmdługość„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.
kilogramkgmasa„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.
sekundasczas„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
amperAprąd 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%.
kelwinKtemperatura„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).
molmolliczność 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)
kandelacdświatłość„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.

Jednostki pochodne układu SI

Jednostkami pochodnymi nazywa się wszystkie pozostałe jednostki wielkości fizycznych, zarówno te mające własne nazwy jak np. wat (W) czy dioptria, jak i te, które ich nie mają i są wyrażane za pomocą jednostek podstawowych, np. przyspieszenie nie ma swojej nazwy jednostki i wyrażane jest za pomocą metra i sekundy

Przedrostki układu SI

Przyjęte oficjalnie na XI Generalnej Konferencji Miar w 1960 roku są nazwami (prefiksami) dla przeliczników dziesiętnych jednostek[8]. Poza kilogramem wszystkie jednostki podstawowe nie są spotęgowane i nie mają przedrostków.

Inne układy jednostek miar

Przypisy

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Metrication by year map.svg
World Map, colour-coded to show the years the countries started of the process of official conversion to the metric system. Using data from PhD thesis by Hector Vera[1] and NIST[2]. Magenta is preliminary 1795, and cyan is 1998; black is for countries having not adopted metric system yet, and grey is for countries with no data on their adoption year. The following perl script has been used to generate the portion of the CSS preamble for the SVG file:
  1. Vera, Hector (2011-09) The Social Life of Measures: Metrication in the United States and Mexico, 1789–2004 (PhD dissertation)[1], Sociology and Historical Studies, New School for Social Research, pages 51, 494–497
  2. (20 maja 1975) The International Bureau of Weights and Measures 1875–1975: NBS Special Publication 420, Washington, D.C.: National Bureau of Standards, s. 244
SI base units.svg
Autor: User:DePiep, Licencja: CC BY-SA 3.0
The seven SI base units. No partial relationships (no arrows)
Metric system adoption map.svg
Adoption of the metric system of units.[1]
  Countries which have officially adopted the metric system
  Countries which either have not officially adopted the metric system or have officially adopted the metric system, but use is voluntary (USA, Myanmar, Liberia, Samoa, and 3 associated states of the US: Palau, Federated States of Micronesia, and Marshall Islands)
  Territories without permanent population and government (incl. Antarctica) (neutral, no official policy)
CGKilogram.jpg
Autor: en:User:Greg L, Licencja: CC-BY-SA-3.0

A computer-generated image of the International Prototype kilogram (IPK), which is made from an alloy of 90% platinum and 10% iridium (by weight) and machined into a right-circular cylinder (height = diameter) of 39.17 mm. The IPK is kept at the Bureau International des Poids et Mesures (International Bureau of Weights and Measures) in Sèvres on the outskirts of Paris.

The geometry of this computer model was based on the actual specifications being used for experiments in new manufacturing techniques to produce new kilogram mass standards.

Solid model and ray-traced image was created using Cobalt CAD software.

This image was provided by the contributor because of the dearth of uncopyrighted photographs of the actual IPK. This is expected to be a chronic limitation given that…

  1. the IPK is stored in a vault nearly all the time,
  2. there is no general public access to the BIPM (and certainly none to the vault),
  3. and working copies of the IPK are used at the BIPM for routine calibrations for years on-end.
US National Length Meter.JPG
Closeup of National Prototype Meter Bar No. 27, made in 1889 by the International Bureau of Weights and Measures (BIPM) and given to the United States, which served as the standard for defining all units of length in the US from 1893 to 1960. In 1960 the SI changed the standard of length to define the meter by the wavelength of light of a spectral line of krypton 86. This bar is now in the collection of the NIST Museum, Gaithersburg, Maryland, USA. After the Treaty of the Meter had been signed in 1875, the BIPM in Sevres, France made 30 prototype standard bars of 90% platinum–10% iridium alloy. One of the bars was selected as the International Meter. Small elliptical areas on the upper surface of the central rib at each end of the bars were highly polished, and three lines, nominally 0.5 mm apart, were ruled on these surfaces, the distance between the middle lines of each group at the temperature of freezing water defining the meter. The bars had a modified X cross section named for the French scientist, Henri Tresca, who proposed it. The Tresca section was designed to provide maximum stiffness-to-weight ratio, reduce thermal accommodation time, and to enable the graduation lines to be located on the "neutral" axis of the bar, where change in length with flexure is minimum. After selecting the bar to be used as the International Prototype Meter, the other bars were calibrated relative to it and given to nations to serve as their national standards. The United States received National Prototype Meters No. 27 and No. 21 in 1890. The US adoption of the metric system in 1893 made the meter the fundamental length standard of the US, and No. 27 became the primary national standard for all length measurements. The relationship between No. 27 and the International Prototype Meter was certified to be 1 m − 1.6 µm + 8.657 µm·T + 0.001 µm·T2 ± 0.2 µm with T in degrees centigrade. Intercomparison between the International Meter and No. 27 yielded a probable error of ±0.04 µm. The probable uncertainty of the length of No. 27 at temperatures between 20°C and 25°C was estimated by BIPM to lie between ±0.1 µm and ±0.2 µm.
International System of Units Logo.png
Logo of the International System of Units, introduced in May 2019.