Międzynarodowy System Miar (SI)

Zrozumienie historycznego systemu metrycznego i jego jednostek miary

benjaminec / Getty Images

System metryczny został opracowany w czasie rewolucja Francuska , z normami ustalonymi dla metra i kilograma 22 czerwca 1799 r.

The system metryczny był eleganckim systemem dziesiętnym, w którym jednostki podobnego typu były definiowane przez potęgę dziesiątki. Stopień separacji był stosunkowo prosty, ponieważ różne jednostki zostały nazwane z przedmowami wskazującymi na rząd wielkości separacji. Tak więc 1 kilogram to 1000 gramów, ponieważ kilogram- oznacza 1000.

W przeciwieństwie do systemu angielskiego, w którym 1 mila to 5280 stóp, a 1 galon to 16 filiżanek (lub 1229 dram lub 102,48 jiggerów), system metryczny był oczywisty dla naukowców. W 1832 roku fizyk Karl Friedrich Gauss mocno promował system metryczny i używał go w swojej ostatecznej pracy w elektromagnesy .

Formalizacja pomiaru

Brytyjskie Stowarzyszenie Postępu Naukowego (BAAS) powstało w latach 60. XIX wieku, kodyfikując potrzebę spójnego systemu pomiarów w środowisku naukowym. W 1874 r. BAAS wprowadził system miar cgs (centymetr-gram-sekunda). System cgs używał centymetra, grama i sekundy jako jednostek podstawowych, z innymi wartościami pochodzącymi z tych trzech jednostek podstawowych. Pomiar cgs dla pola magnetycznego był gaus , ze względu na wcześniejsze prace Gaussa na ten temat.

W 1875 r. wprowadzono ujednoliconą konwencję licznikową. W tym czasie panował ogólny trend, aby upewnić się, że jednostki są praktyczne do ich wykorzystania w odpowiednich dyscyplinach naukowych. System cgs miał pewne wady skali, zwłaszcza w dziedzinie elektromagnetyki, więc nowe jednostki, takie jak amper (dla prąd elektryczny ), ohm (dlaopór elektryczny) i wolt (dla siła elektromotoryczna ) zostały wprowadzone w latach 80. XIX wieku.

W 1889 r. system przeszedł, zgodnie z Ogólną Konwencją Miar i Wag (lub CGPM, skrót od francuskiej nazwy), na nowe podstawowe jednostki: metry, kilogramy i sekundy. Już w 1901 roku sugerowano, że wprowadzenie nowych jednostek podstawowych, takich jak ładunek elektryczny, może uzupełnić system. W 1954 amper, kelwin (dla temperatury) i kandelę (dla natężenia światła) zostały dodane jako jednostki podstawowe .

CGPM zmienił nazwę na Międzynarodowy System Miar (lub SI, z francuskiego Systemy międzynarodowe ) w 1960. Od tego czasu mol został dodany jako podstawowa ilość substancji w 1974 roku, podnosząc w ten sposób całkowitą liczbę jednostek podstawowych do siedmiu i uzupełniając nowoczesny system jednostek SI.

Jednostki bazowe SI

System jednostek SI składa się z siedmiu jednostek podstawowych, z szeregiem innych jednostek wywodzących się z tych podstaw. Poniżej znajdują się podstawowe jednostki SI wraz z ich dokładny definicji, pokazując, dlaczego zdefiniowanie niektórych z nich trwało tak długo.

metr (m)- podstawowa jednostka długości; określana przez długość drogi, jaką pokonuje światło w próżni w przedziale czasu 1/299 792 458 sekundy. kilogram (kg)- podstawowa jednostka masy; równa masie międzynarodowego prototypu kilograma (zleconego przez CGPM w 1889 r.). sekundy)- podstawowa jednostka czasu; czas trwania 9.192.631.770 okresów promieniowania odpowiadających przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego w atomach cezu 133. amper (A)- podstawowa jednostka prądu elektrycznego; prąd stały, który, gdyby był utrzymywany w dwóch prostych, równoległych przewodach o nieskończonej długości, o znikomym przekroju i umieszczony w próżni w odległości 1 metra, wytworzyłby między tymi przewodami siłę równą 2 x 10^-7niutony na metr długości. Kelwin (stopnie K)- podstawowa jednostka temperatury termodynamicznej; ułamek 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody ( potrójny punkt jest punkt w a diagram fazowy gdzie trzy fazy współistnieją w równowadze). kret (mol)- podstawowa jednostka substancji; ilość substancji w układzie, który zawiera tyle jednostek elementarnych, ile jest atomów w 0,012 kilogramach węgla 12. Gdy używa się mola, jednostki elementarne muszą być określone i mogą to być atomy, cząsteczki, jony, elektrony, inne cząstki, lub określonych grup takich cząstek. kandela (cd)- Jednostka podstawowa natężenie światła ; natężenie światła w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 x 10¹²herca i ma intensywność promieniowania w tym kierunku 1/683 wata na steradian.

Jednostki pochodne SI

Z tych jednostek podstawowych pochodzi wiele innych jednostek. Na przykład jednostką SI prędkości jest m / s (metr na sekundę), przy użyciu podstawowej jednostki długości i podstawowej jednostki czasu do określenia długości przebytej w danym okresie czasu.

Wymienienie tutaj wszystkich jednostek pochodnych byłoby nierealistyczne, ale generalnie, gdy termin jest zdefiniowany, odpowiednie jednostki SI zostaną wprowadzone wraz z nimi. Jeśli szukasz jednostki, która nie jest zdefiniowana, sprawdź Strona jednostek SI National Institute of Standards & Technology .

Edytowany przezdr Anne Marie Helmenstine