SI-systemet


(Omdirigert fra SI-enheter)


SI-systemet (etter den franske definisjonen Système international d'unités; Det internasjonale enhetssystem) er et internasjonalt system for måling av fysiske størrelser. Det bygger på det metriske målesystem (fra meterkonvensjonen av 20. mai 1875) og er en videreføring av dette. SI er basert på syv grunnenheter og er det mest utbredte målesystemet i verden i dag. Systemet definerer måleenheter i fysikk og grunnleggende enheter i kjemi, og ble foreslått av CGPM i 1954 og innført i 1960 under navnet SI.

Innhold

Utbredelse


SI i Norge

Norge har som ett av mange land undertegnet meterkonvensjonen. Den ble ratifisert ved kongelig resolusjon av 5. mai 1875, og Stortinget vedtok enstemmig 26. mai samme år at Norge skulle slutte seg til meterkonvensjonen.[1] Norge ble dermed det første landet som sluttet seg til meterkonvensjonen. Ole Jacob Broch, som hadde ivret for Norges overgang til metrisk mål og vekt, ble i 1879 direktør for det internasjonale byrå for mål og vekt i Frankrike. SI ble så innført i Norge ved kongelig resolusjon av 19. juni 1977.

I Norge er det Justervesenet som har ansvaret for at SI blir etterfulgt.

Historie


Metersystemet ble utformet av en gruppe forskere, blant andre Antoine Lavoisier, som er kjent som «den moderne kjemiens far». Disse forskerne hadde fått i oppdrag av Ludvig XVI av Frankrike å skape et enhetlig og rasjonelt system av målemetoder. Systemet ble vedtatt av den nye regjeringen etter den franske revolusjon. 1. august 1793 vedtok nasjonalkonventet den nye enheten meter med en foreløpig lengde, samt andre enheter med midlertidige definisjoner og vilkår. 7. april 1795 (loi du 18 germinal, en III) erstattet uttrykkene gram og kilo de tidligere termene gravet (mer korrekt milligrave) og grave. Metersystemet ble endelig tatt i bruk i Frankrike 10. desember 1799, én måned etter Napoleons statskupp.

Historien om metersystemet inneholder flere ulike varianter som hadde spredt seg rundt om i verden for å erstatte mange tradisjonelle målesystemer. Ved slutten av andre verdenskrig var flere forskjellige systemer for måling fortsatt i bruk rundt om i verden. Noen av dem var variasjoner av metersystemet, mens andre bygget på tradisjonelle systemer. Det viste seg at ytterligere endringer var nødvendig for å fremme ett globalt målesystem. Som et resultat av den niende Generalkonferansen for mål og vekt (CGPM) 1948, bestilte Det internasjonale byrå for mål og vekt (BIPM) en internasjonal studie av behovet for måling innen de vitenskapelige og tekniske miljøene, samt i utdanningsinstitusjoner.

Basert på resultatene av denne studien ble det besluttet under den tiende CGPM i 1954 at et internasjonalt system skulle utledes fra seks basenheter for å muliggjøre måling av temperatur og optisk stråling i tillegg til mekaniske og elektromagnetiske mengder. De seks grunnenhetene som ble anbefalt var meter, kilogram, sekund, ampere, grad Kelvin (senere omdøpt til kelvin) og candela. I 1960 døpte den 11. CGPM systemet til «the Internasjonal System of Units» (det internasjonale systemet av enheter), forkortet SI fra det franske navnet, «Le Système internasjonal d'unités». En sjuende grunnenhet, mol (enhet), ble lagt til i 1971 av den 14. CGPM.

SI er blitt innført i land etter land. Kun USA, Burma og Liberia har offisielt ikke innført det ennå. I Storbritannia sier et EU-direktiv (2009/3/EC) at de gamle enhetene kan brukes parallelt med SI-enhetene inntil videre, i alle fall for handelsvarer. Langs veiene i Storbritannia skiltes det bare med engelske enheter, mens SI-enheter er blitt innført i Irland. SI ble innført i Norge ved kongelig resolusjon av 19. juni 1977.

Siden 1. januar 2010 må man ifølge EU-direktiv 80/181/EEC[2] alltid benytte SI-enheter og visse andre godkjente enheter som minutt, time, liter og tonn. Dette EU-direktivet tok lang tid å innføre på grunn av motstand fra Storbritannia.

Enheter


Grunnenheter

De følgende enhetene er de grunnleggende. Alle andre enheter er avledet fra disse.

Størrelse Enhet
Navn Symbol Definert som
lengde meter m lengden lys reiser i vakuum i løpet av 1299 792 458 sekund.
masse kilogram kg Plancks konstant (h) = 6,626070150 × 10-34 kg⋅m2/s
tid sekund s varigheten av 9 192 631 770 perioder av strålingen fra 133Cs-atomet ved overgang mellom grunntilstandens to hyperfinstruktur-nivåer.
elektrisk strøm ampere A styrken av en konstant strøm, som når den løper i to parallelle, uendelig lange ledere med forsvinnende lite sirkulært tverrsnitt, og som har en innbyrdes avstand på én meter i vakuum, fører til at den ene lederen påvirker den andre med en kraft lik 2 × 10−7 N/m.
termodynamisk temperatur kelvin K brøkdelen 1273,16 av VSMOW-vanns trippelpunkts termodynamiske temperatur.
stoffmengde mol mol en mengde lik antall atomer i 0,012 kg 12C, altså Avogadros konstant (6,022 × 1023).
lysstyrke candela cd lysstyrken i en gitt retning til en lyskilde som sender ut monokromatisk lys med frekvens 540 × 1012 Hz, og med strålingsstyrke i den gitte retningen lik 1683 watt/steradian.

Avledede enheter med spesielle navn

Grunnenheter kan settes sammen til avledede enheter som mål for andre størrelser. Noen av disse har fått egne navn:

Størrelse Enhet
Navn Symbol Uttrykt i grunnenheter Uttrykt i andre enheter
vinkel radian rad m/m 1
romvinkel steradian sr m²/m² 1
frekvens hertz Hz s−1
kraft newton N kg m s−2
energi joule J kg m² s−2 N m
effekt watt W kg m² s−3 J/s
trykk pascal Pa kg m−1 s−2 N/m²
lysfluks lumen lm cd sr
belysningsstyrke lux lx cd sr m²
elektrisk ladning coulomb C A s
elektrisk potensial volt V kg m² A−1 s−3 J/C
elektrisk resistans ohm Ω kg m² A−2 s−3 V/A
kapasitans farad F Ω−1 s = A² s4 kg−1 m−2
magnetisk fluks weber Wb kg m² s−2 A−1
magnetisk flukstetthet tesla T Wb/m² = kg s−2 A−1
induktans henry H kg m² A−2 s−2 Ω s
konduktans siemens S kg−1 m−2 A² s3 Ω−1
termodynamisk temperatur grad celsius °C K − 273,15
aktivitet becquerel Bq s−1
absorbert dose (av ioniserende stråling) gray Gy m² s−2 J/kg
ekvivalentdose (av ioniserende stråling) sievert Sv m² s−2 J/kg
katalytisk aktivitet katal kat mol s−1 mol/s

Nye enheter fra 2019


Den 16. november 2018 vedtok Generalkonferansen for mål og vekt å definere enheter i SI på en mer generell måte mest mulig uavhengig av menneskeskapte prototyper.[3] I stedet baseres de nye enhetene på fundamentale størrelser som opptrer i kvantemekaniske sammenhenger og som kan bestemmes med stor presisjon. Det betyr her en relativ usikkerhet typisk av størrelsesorden 10-8 eller mindre.[4] Denne bestemmelsen skal tre i kraft fra den 20. mai, 2019.[5]

Mest omtale har den nye definisjon av kilogrammet fått.[6] I stedet for å være definert ved prototypen i Paris, vil den bli knyttet til verdien av Plancks konstant. Den kan nå måles så presist at det ble vedtatt å definere den eksakt med verdien

\({\displaystyle h=6.626\ 070\ 15\times 10^{-34}\ {\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}\cdot {\text{s}}^{-1}}\)

uten noen usikkerhet på samme måte som sekund og meter tidligere er definert. Enhver måling av Plancks konstant vil derfor automatisk benyttes til å finne ut hvor tungt et kilogram er.

Da Plancks konstant er knyttet til Avogadros konstant NA via den meget presise verdien til den molare Planck-konstanten, vil man også ha verdien[5]

\({\displaystyle N_{A}=6.022\ 140\ 76\times 10^{23}\;{\text{mol}}^{-1}}\)

fra 2019. Det har blant annet som konsekvens at atommasseenheten u vil få en litt annen verdi i det den ikke lenger er nøyaktig lik 1/12 av massen til et 12C atom.

Elektriske enheter

Tidligere har elektriske enheter vært bygd opp rundt enheten ampere for elektrisk strøm. Den igjen er basert på Ampères kraftlov som gir kraften mellom to parallelle, strømførende ledninger i en viss avstand. Siden den gamle enheten newton for kraft inneholder enheten kg for kilogrammet, vil definisjonen av amperen måtte forandres når denne blir redefinert. Dette er gjort mulig av de meget presise målinger av elektrisk spenning og strøm som kan gjøres ved bruke av den kvantiserte Hall-effekten og Josephson-effekten.[7] Ampere vil derfor ikke lenger være en fundamental enhet i SI, men defineres ut fra elementærladningen til elektronet som skal ha den fikserte verdien[5]

\({\displaystyle e=1.602\ 176\ 634\times 10^{-19}{\text{A}}\cdot {\text{s}}}\)

Da sekundet allerede er bestemt, er enheten for strømstyrke dermed også gitt. Som en konsekvens vil både den elektriske konstanten ε0 og den magnetiske konstanten μ0 få litt andre verdier med en relativ usikkerhet av størrelsesorden 10-8. Tidligere hadde denne siste konstanten en eksakt verdi gitt ved μ0/4π = 10-7 N/A2.

Termiske enheter

Tidligere har måling av absolutt temperatur T i Kelvin-grader K vært knyttet til trippelpunktet for vann som også har ligget til grunn for verdien av Boltzmanns konstant. Denne skal nå i stedet ha den definerte verdien[5]

\({\displaystyle k_{B}=1.380\ 649\times 10^{-23}\;{\text{J}}\cdot {\text{K}}^{-1}}\)

Måles en økning kBT av den termiske energien, kan den tilsvarende økningen i absolutt temperatur nå entydig bestemmes da enheten joule J for energi er gitt ut fra nydefinisjonen av kilogrammet. Kombinert med verdien for Avogadros konstant, vil også gasskonstanten dermed få en ny, fiksert verdi.[8]

I tillegg er også enheten candela for lysstyrke gitt en ny definisjon i overenstemmelse med de andre SI-enhetene.

SI-prefikser


Utdypende artikkel: SI-prefiks

For å lettere å få oversikt, inneholder SI prefikser som forteller hvilken tierpotens man må multiplisere måletallet med.

10n Prefiks Symbol Navn Desimaltall
1024 yotta Y Kvadrillion 1 000 000 000 000 000 000 000 000
1021 zetta Z Trilliard 1 000 000 000 000 000 000 000
1018 exa E Trillion 1 000 000 000 000 000 000
1015 peta P Billiard 1 000 000 000 000 000
1012 tera T Billion 1 000 000 000 000
109 giga G Milliard 1 000 000 000
106 mega M Million 1 000 000
103 kilo k Tusen 1 000
102 hekto h Hundre 100
101 deka da Ti 10
100 En 1
10−1 desi d Tidel 0,1
10−2 centi c Hundredel 0,01
10−3 milli m Tusendel 0,001
10−6 mikro µ Milliondel 0,000 001
10−9 nano n Milliarddel 0,000 000 001
10−12 piko p Billiondel 0,000 000 000 001
10−15 femto f Billiarddel 0,000 000 000 000 001
10−18 atto a Trilliondel 0,000 000 000 000 000 001
10−21 zepto z Trilliarddel 0,000 000 000 000 000 000 001
10−24 yokto y Kvadrilliondel 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Se også


Referanser


  1. ^ Regjeringen Internasjonale avtaler Besøkt 16. desember 2008. pdf-fil
  2. ^ EU-direktiv, nr 80/181/EEC
  3. ^ NIST, Historic Vote Ties Kilogram and Other Units to Natural Constants , November 16, 2018.
  4. ^ D.B. Newell et al, The CODATA 2017 values of h, e, k, and NA for the revision of the SI , Metrologia 55 (1), January (2018).
  5. ^ a b c d D.B. Newell et al, The CODATA 2017 values of h, e, k, and NA for the revision of the SI , Metrologia 55 (1), January (2018).
  6. ^ Xiao-Zhi Lim, The Kilogram Is Dead. Long Live the Kilogram! , New York Times, 16. november (2018).
  7. ^ J. Fischer and J. Ulrich, The new system of units , Nature Physics 12, 4–7 (2016).
  8. ^ D.B. Newell, A more fundamental International System of Units , Physics Today 67 (7), 35-41 (2014).

Eksterne lenker





Kategorier: Måleenheter | SI-enheter


Dato: 15.01.2021 09:09:15 CET

Kilde: Wikipedia (Forfattere [Historie])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

Endringer: Alle bilder og de fleste designelementer som er relatert til disse, ble fjernet. Noen ikoner ble erstattet av FontAwesome-Icons. Noen maler ble fjernet (som "artikkel trenger utvidelse) eller tilordnet (som" hatnotes "). CSS-klasser ble enten fjernet eller harmonisert.
Wikipedia-spesifikke koblinger som ikke fører til en artikkel eller kategori (som "Røde lenker", "koblinger til redigeringssiden", "koblinger til portaler") ble fjernet. Hver ekstern lenke har et ekstra FontAwesome-Icon. Ved siden av noen små endringer i design, ble media-container, kart, navigasjonsbokser, talte versjoner og Geo-mikroformater fjernet.

Vær oppmerksom på: Fordi det gitte innholdet automatisk blir hentet fra Wikipedia på det gitte tidspunktet, var og er det ikke mulig å kontrollere den manuelt. Derfor garanterer ikke nowiki.org nøyaktigheten og virkeligheten av det anskaffede innholdet. Hvis det er en informasjon som er feil for øyeblikket eller har en unøyaktig visning, må du gjerne kontakt oss: e-post.
Se også: Om oss & Personvern.