Kansainvälinen yksikköjärjestelmä | metrijärjestelmän nykyaikainen standardimuoto

Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä on metrijärjestelmän nykyaikainen standardimuoto. Järjestelmän nimi voidaan lyhentää tai lyhentää SI:ksi, joka tulee ranskankielisestä nimestä Système International d'unités.

Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä on mittajärjestelmä, joka perustuu seitsemään perusyksikköön: metri (pituus), kilogramma (massa), sekunti (aika), ampeeri (sähkövirta), kelvin (lämpötila), mooli (määrä) ja kandela (kirkkaus). Näitä perusyksiköitä voidaan käyttää yhdessä toistensa kanssa. Näin syntyy SI-johdannaisyksiköitä, joita voidaan käyttää kuvaamaan muita suureita, kuten tilavuutta, energiaa, painetta ja nopeutta.

Järjestelmää käytetään lähes kaikkialla maailmassa. Ainoastaan Myanmar, Liberia ja Yhdysvallat eivät käytä SI-järjestelmää virallisena mittajärjestelmänä. Näissä maissa SI-järjestelmää käytetään kuitenkin yleisesti tieteessä ja lääketieteessä.

Seitsemän SI-perusyksikön määritelmän väliset yhteydet. Ylhäältä vastapäivään: sekunti (aika), metri (pituus), ampeeri (sähkövirta), kelvin (lämpötila), kandela (valovoima), mooli (aineen määrä) ja kilogramma (massa).

Historia ja käyttö

Metrijärjestelmä luotiin Ranskassa Ranskan vallankumouksen jälkeen vuonna 1789. Alkuperäisessä järjestelmässä oli vain kaksi vakioyksikköä, kilogramma ja metri. Metrijärjestelmästä tuli suosittu tiedemiesten keskuudessa.

1860-luvulla James Clerk Maxwell ja William Thomson (joka myöhemmin tunnettiin nimellä Lordi Kelvin) ehdottivat järjestelmää, jossa oli kolme perusyksikköä - pituus, massa ja aika. Muut yksiköt johdettaisiin näistä kolmesta perusyksiköstä. Myöhemmin tämän ehdotuksen pohjalta luotiin senttimetri-gramma-sekunti-yksikköjärjestelmä (CGS), jossa pituuden perusyksikkönä käytettiin senttimetriä, massan perusyksikkönä grammaa ja ajan perusyksikkönä sekuntia. Lisäksi siihen lisättiin dyyni voiman perusyksiköksi ja erg energian perusyksiköksi.

Kun tiedemiehet tutkivat sähköä ja magnetismia, he ymmärsivät, että näiden aiheiden kuvaamiseen tarvittiin muita perusyksiköitä. 1900-luvun puoliväliin mennessä metrijärjestelmästä käytettiin monia eri versioita. Tämä oli hyvin hämmentävää.

Vuonna 1954 yhdeksäs yleinen paino- ja mittakonferenssi (CGPM) loi ensimmäisen version kansainvälisestä yksikköjärjestelmästä. Käytetyt kuusi perusyksikköä olivat metri, kilogramma, sekunti, ampeeri, kelvin ja kandela. Seitsemäs perusyksikkö, mooli, lisättiin vuonna 1971.

SI-järjestelmää käytetään nykyään lähes kaikkialla maailmassa lukuun ottamatta Yhdysvaltoja, Liberiaa ja Myanmaria, joissa käytetään edelleen laajalti vanhoja keisarillisia yksiköitä. Muut maat, joista useimmat ovat historiallisesti sidoksissa brittiläiseen imperiumiin, korvaavat hitaasti vanhan keisarillisen järjestelmän metrijärjestelmällä tai käyttävät molempia järjestelmiä samanaikaisesti.

Mittayksiköt

Perusyksiköt

SI-perusyksiköt ovat mittayksikköjä, joita tutkijat ja muut ihmiset ympäri maailmaa käyttävät. Kaikki muut yksiköt voidaan kirjoittaa yhdistelemällä näitä seitsemää perusyksikköä eri tavoin. Näitä muita yksiköitä kutsutaan "johdetuiksi yksiköiksi".

SI-perusyksiköt
Yksikön nimi	Yksikön symboli	Mitta symboli	Määrä nimi	Määritelmä
toinen	s	T	aika	Prior: 1 86400 {\displaystyle {\frac {1}{86400}}}} ${\frac {1}{86400}}$ vuorokauden 24 tunnin 60 minuutin 60 sekunnin vuorokauden 60 sekuntia Interim (1956): 1 31556925.9747 {\displaystyle {\frac {1}{31556925.9747}}}} ${\frac {1}{31556925.9747}}$ trooppisen vuoden 1900 tammikuun 0. päivän trooppinen vuosi 12 tunnin efemeridiajalla. Nykyinen (1967): Cesium-133-atomin perustilan kahden hyperfiinitason välistä siirtymää vastaavan säteilyn 9192631770 jakson kesto.
metri	m	L	pituus	Prior (1793): 1 10000000 {\displaystyle {\frac {1}{10000000}}} ${\frac {1}{10000000}}$ pohjoisnavan ja päiväntasaajan välisen, Pariisin kautta kulkevan meridiaanin.^FG Interim (1960): 1650763,73 aallonpituutta tyhjiössä säteilystä, joka vastaa krypton-86-atomin 2p¹⁰ ja 5d⁵ kvanttitasojen välistä siirtymää. Current (1983): {\displaystyle {\frac {1}{299792458}}}}} ${\frac {1}{299792458}}$ sekunnissa tyhjiössä kuljettu matka.
kilogramma	kg	M	massa	Prior (1793): Hauta määriteltiin yhden litran puhtaan veden massaksi (tuolloin sitä kutsuttiin painoksi) sen jäätymispisteessä.^FG Interim (1889): Pariisissa, Ranskassa sijaitsevassa kansainvälisessä paino- ja mittatoimistossa säilytettävän pienen, noin 47 kuutiosenttimetrin kokoisen, platina-iridiumseoksesta valmistetun, neliönmuotoisen sylinterin massa. Nykyinen (2019): Kilogramma määritellään asettamalla Planckin vakio h täsmälleen 6,62607015×10⁻³⁴ J⋅s (J = kg⋅m² ⋅s⁻² ), kun otetaan huomioon metrin ja sekunnin määritelmät. Tällöin kaava olisi 1 kg =^h ⁄ ⁄_{6.62607015 × 10}^-34_⋅_m²_⋅_s⁻¹
ampeeri	A	I	sähkövirta	Prior (1881): Kymmenesosa sähkömagneettisen virran CGS-yksiköstä. Sähkömagneettinen [CGS]-virran yksikkö on se virta, joka virtaa 1 cm:n säteisen ympyrän 1 cm:n pituisessa kaaressa ja joka synnyttää keskipisteessä yhden Oerstedin kentän. ^IEC Interim (1946): Vakiovirta, joka kahdessa suorassa, äärettömän pituisessa, samansuuntaisessa ja poikkileikkaukseltaan merkityksettömän pyöreässä johtimessa, jotka on sijoitettu tyhjiöön 1 metrin etäisyydelle toisistaan, tuottaisi näiden johtimien välille voiman, joka on 2 × 10 ⁻⁷newtonia metrin pituutta kohti. Nykyinen (2019): Virta¹ ⁄_{1.602176634×10}⁻¹⁹ kertaa alkeisvaraus e sekunnissa.
kelvin	K	Θ	termodynaaminen lämpötila	Prior (1743): asteikko saadaan määrittämällä veden jäätymispisteeksi 0 °C ja kiehumispisteeksi 100 °C. Interim (1954): Veden kolmoispiste (0,01 °C) määritellään tarkalleen 273,16 K:ksi. Edellinen (1967): 1 273.16 {\displaystyle {\frac {1}{273.16}}}} ${\frac {1}{273.16}}$ veden kolmoispisteen termodynaaminen lämpötila. Nykyinen (2019): Kelvin määritellään asettamalla Boltzmannin vakion k kiinteäksi lukuarvoksi 1,380649×10⁻²³ J⋅K⁻¹ , (J = kg⋅m² ⋅s⁻² ), kun otetaan huomioon kilogramman, metrin ja sekunnin määritelmät.
mole	mol	N	aineen määrä	Prior (1900): Stökiometrinen suure, joka on aineen molekyylien Avogadron lukumäärää vastaava massa grammoina.^ICAW Interim (1967): Ainepitoisuus järjestelmässä, joka sisältää yhtä monta alkeisyksikköä kuin 0,012 kilogrammassa hiili-12:ta on atomeja. Nykyinen (2019): Aineen määrä, joka koostuu täsmälleen 6,02214076×10²³ alkeisyksiköistä. Tämä luku on Avogadron vakion, N_A , kiinteä numeroarvo, kun se ilmaistaan yksikössä mol⁻¹ ja sitä kutsutaan Avogadron luvuksi.
candela	cd	J	valovoima intensiteetti	Prior (1946): Uusi kynttilä (kynttilän varhainen nimi) on sellainen, että platinan jähmettymislämpötilassa täyden säteilijän kirkkaus on 60 uutta kynttilää neliösenttimetriä kohti. Current (1979): Valovoima tietyssä suunnassa lähteestä, joka lähettää monokromaattista säteilyä taajuudella 5.4×10¹⁴ hertsiä ja jonka säteilyn voimakkuus kyseisessä suunnassa on 683 {\displaystyle {683}} ${683}$ wattia steradiaania kohti. Huomautus: sekä vanha että uusi määritelmä vastaa suunnilleen valaanrasvakynttilän valovoimaa, joka palaa vaatimattoman kirkkaasti. 1800-luvun lopulla sitä kutsuttiin "kynttilätehoksi" tai "kynttiläksi".
Huomautukset ↑ Väliaikaiset määritelmät esitetään tässä vain silloin, kun määritelmissä on ollut merkittäviä eroja. ↑ Etuliitteestä "kilo-" huolimatta kilogramma on johdonmukainen massan perusyksikkö, ja sitä käytetään johdettujen yksiköiden määritelmissä. Siitä huolimatta massan yksikön etuliitteet määritetään ikään kuin gramma olisi perusyksikkö. ↑ Vuonna 1954 termodynaamisen lämpötilan yksikkö tunnettiin nimellä "Kelvin-aste" (symboli °K; "Kelvin" kirjoitetaan isolla "K"). Sen nimi muutettiin vuonna 1967 muotoon "kelvin" (symboli "K"; "kelvin" kirjoitetaan pienellä "k"). ↑ Kun käytetään moolia, alkeisyksiköt on määriteltävä, ja ne voivat olla atomeja, molekyylejä, ioneja, elektroneja, muita hiukkasia tai tällaisten hiukkasten määriteltyjä ryhmiä. Seuraavat viranomaiset ovat laatineet edellä olevassa taulukossa esitetyt eri perusyksiköiden ensisijaiset määritelmät: · FG = Ranskan hallitus · IEC = Kansainvälinen sähkötekninen komissio · ICAW = Kansainvälinen atomipainokomitea. Kaikki muut määritelmät perustuvat joko CGPM:n tai CIPM:n päätöslauselmiin, ja ne on lueteltu SI-esitteessä.

Johdetut yksiköt

Johdetut yksiköt luodaan yhdistämällä perusyksiköt. Perusyksiköt voidaan jakaa, kertoa tai korottaa potensseiksi. Joillakin johdetuilla yksiköillä on erikoisnimet. Yleensä ne on luotu laskutoimitusten yksinkertaistamiseksi.

SI-perusyksiköistä johdetut nimetyt yksiköt
Nimi	Symboli	Määrä	Määritelmä muut yksiköt	Määritelmä SI-perusyksiköt
radiaani	rad	tasokulma		-
steradian	sr	avaruuskulma		-
hertz	Hz	taajuus		s ⁻¹
newton	N	voima, paino		m⋅kg⋅s ⁻²
Pascal	Pa	paine, stressi	N/m ²	m⁻¹ ⋅kg⋅s ⁻²
joule	J	energia, työ, lämpö	N⋅m	m² ⋅kg⋅s ⁻²
watti	W	teho, säteilyvirta	J/s	m² ⋅kg⋅s ⁻³
coulomb	C	sähkövaraus		s⋅A
voltti	V	jännite, sähköinen potentiaaliero, sähkömotorinen voima.	W/A J/C	m² ⋅kg⋅s⁻³ ⋅A ⁻¹
farad	F	sähköinen kapasitanssi	C/V	m⁻² ⋅kg⁻¹ ⋅s⁴ ⋅A ²
ohm	Ω	sähkövastus, impedanssi, reaktanssi	V/A	m² ⋅kg⋅s⁻³ ⋅A ⁻²
siemens	S	sähkönjohtavuus	1/Ω	m⁻² ⋅kg⁻¹ ⋅s³ ⋅A ²
weber	Wb	magneettivuo	J/A	m² ⋅kg⋅s⁻² ⋅A ⁻¹
Tesla	T	magneettikentän voimakkuus	Wb/m² V⋅s/m² N/(A⋅m)	kg⋅s⁻² ⋅A ⁻¹
Henry	H	induktanssi	Wb/A V⋅s/A	m² ⋅kg⋅s⁻² ⋅A ⁻²
Celsius-aste	°C	lämpötila suhteessa 273,15 K	T_K - 273.15	K
lumen	lm	valovirta	cd⋅sr	cd
lux	lx	valaistusvoimakkuus	lm/m ²	m⁻² ⋅cd
becquerel	Bq	radioaktiivisuus (hajoaa aikayksikköä kohti)		s ⁻¹
harmaa	Gy	absorboitunut annos (ionisoivasta säteilystä)	J/kg	m² ⋅s ⁻²
sievert	Sv	ekvivalenttiannos (ionisoivasta säteilystä)	J/kg	m² ⋅s ⁻²
katal	kat	katalyyttinen aktiivisuus		s⁻¹ ⋅mol

Etuliitteet

Hyvin suuret tai hyvin pienet mittaukset voidaan kirjoittaa etuliitteitä käyttäen. Etuliitteet lisätään yksikön alkuun uuden yksikön muodostamiseksi. Esimerkiksi etuliite kilo- tarkoittaa "1000" kertaa alkuperäistä yksikköä ja etuliite milli- tarkoittaa "0,001" kertaa alkuperäistä yksikköä. Yksi kilometri on siis 1000 metriä ja yksi milligramma on gramman tuhannesosa.

SI-etuliitteet

Etuliite		Base 1000	Perus 10	Desimaaliluku	Englanninkielinen sana		Adoptio
Nimi	Symboli	Base 1000	Perus 10	Desimaaliluku	Lyhyt asteikko	Pitkä asteikko	Adoptio
yotta	Y	1000 ⁸	10 ²⁴	1000000000000000000000000	septillion	quadrillion	1991
zetta	Z	1000 ⁷	10 ²¹	1000000000000000000000	sextillion	trilliard	1991
exa	E	1000 ⁶	10 ¹⁸	1000000000000000000	Quintillion	biljoona	1975
peta	P	1000 ⁵	10 ¹⁵	1000000000000000	quadrillion	biljardi	1975
tera	T	1000 ⁴	10 ¹²	1000000000000	biljoona	miljardia	1960
giga	G	1000 ³	10 ⁹	1000000000	miljardia	milliard	1960
mega	M	1000 ²	10 ⁶	1000000	miljoonaa		1873
kilo	k	1000 ¹	10 ³	1000	tuhat		1795
hecto	h	1000 ^2/3	10 ²	100	sata		1795
deka	da	1000 ^1/3	10 ¹	10	kymmenen		1795
		1000 ⁰	10 ⁰	1	yksi		-
deci	d	1000 ^−1/3	10 ⁻¹	0.1	kymmenes		1795
centi	c	1000 ^−2/3	10 ⁻²	0.01	sadas		1795
milli	m	1000 ⁻¹	10 ⁻³	0.001	tuhannes		1795
micro	μ	1000 ⁻²	10 ⁻⁶	0.000001	miljoonas		1873
nano	n	1000 ⁻³	10 ⁻⁹	0.000000001	miljardia	milliardth	1960
pico	p	1000 ⁻⁴	10 ⁻¹²	0.000000000001	biljoonasosa	miljardia	1960
femto	f	1000 ⁻⁵	10 ⁻¹⁵	0.000000000000001	kvadriljoonas	biljardi	1964
atto	a	1000 ⁻⁶	10 ⁻¹⁸	0.000000000000000001	kvintiljoonas	biljoonasosa	1964
zepto	z	1000 ⁻⁷	10 ⁻²¹	0.000000000000000000001	kuudestamiljoonas	trilliardth	1991
yocto	y	1000 ⁻⁸	10 ⁻²⁴	0.000000000000000000000001	septiljoonas	kvadriljoonas	1991

↑ Ennen vuotta 1960 käyttöön otetut etuliitteet olivat olemassa jo ennen SI-järjestelmää. Vuonna 1873 otettiin käyttöön CGS-järjestelmä.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on kansainvälinen yksikköjärjestelmä?

V: Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä on metrijärjestelmän nykyaikainen standardimuoto. Se on mittausjärjestelmä, joka perustuu seitsemään perusyksikköön, joita voidaan käyttää yhdessä toistensa kanssa SI-johdannaisyksiköiden muodostamiseksi.

K: Mitä SI tarkoittaa?

V: SI on lyhenne sanoista Systטme International d'unitיs (kansainvälinen yksikköjärjestelmä), joka on ranskankielinen nimi kansainväliselle yksikköjärjestelmälle.

K: Mitkä ovat kansainvälisen yksikköjärjestelmän 7 perusyksikköä?

V: Kansainvälisen yksikköjärjestelmän 7 perusyksikköä ovat metri (pituus), kilogramma (massa), sekunti (aika), ampeeri (sähkövirta), kelvin (lämpötila), mooli (määrä) ja kandela (kirkkaus).

Kysymys: Kuinka moni maa käyttää SI-järjestelmää virallisena mittajärjestelmänä?

V: Lähes kaikki maat käyttävät SI-järjestelmää virallisena mittajärjestelmänä, vain Myanmar, Liberia ja Yhdysvallat eivät käytä sitä virallisesti.

K: Käytetäänkö SI-järjestelmää yleisesti tieteessä ja lääketieteessä, vaikka se ei ole virallinen järjestelmä joissakin maissa?

V: Kyllä, vaikka se ei ole virallinen järjestelmä joissakin maissa, kuten Myanmarissa, Liberiassa ja Yhdysvalloissa, SI-järjestelmää käytetään yleisesti tieteessä ja lääketieteessä.

K: Onko olemassa muita suureita, joita voidaan kuvata yhdistelemällä näitä perusyksiköitä?

V: Kyllä, näitä perusyksiköitä yhdistelemällä voidaan luoda johdettuja yksiköitä, joita voidaan käyttää kuvaamaan muita suureita, kuten tilavuutta, energiaa, painetta ja nopeutta.

K: Minkälaisia mittauksia tämä järjestelmä kattaa?

V: Tämä järjestelmä kattaa mittaukset, jotka liittyvät pituuteen , massaan , aikaan , sähkövirtaan , lämpötilaan , määrään ja kirkkauteen .