Internationalt system af enheder , [1] SI ( fransk Système international d'unités, SI ) er et system af enheder af fysiske størrelser , en moderne version af det metriske system . SI er det mest udbredte system af enheder i verden, både i hverdagen og i videnskab og teknologi . På nuværende tidspunkt er SI vedtaget som hovedsystemet af enheder af de fleste lande i verden og bruges næsten altid inden for teknologi, selv i de lande, hvor traditionelle enheder bruges i hverdagen. I disse få lande (f.eks. USA ) er definitionerne af traditionelle enheder blevet ændret på en sådan måde, at de relaterer dem med faste koefficienter til de tilsvarende SI-enheder.
En fuldstændig officiel beskrivelse af SI, sammen med dens fortolkning, er indeholdt i den aktuelle version af SI-brochuren ( fr. Brochure SI , eng. The SI Brochure ), udgivet af International Bureau of Weights and Measures (BIPM) og præsenteret på BIPM's websted [2] . SI-brochuren har været udgivet siden 1970, siden 1985 er den udgivet på fransk og engelsk , og er også blevet oversat til en række andre sprog [3] , dog er det kun teksten på fransk , der anses for officiel .
Den strenge definition af SI er formuleret som følger:
Det internationale system af enheder (SI) er et system af enheder baseret på det internationale enhedssystem , sammen med navne og symboler, samt et sæt præfikser og deres navne og symboler, sammen med reglerne for deres brug, vedtaget af generalkonferencen om vægte og mål (CGPM).
— International Dictionary of Metroology [4]SI blev vedtaget af XI General Conference on Weights and Measures (CGPM) i 1960; nogle efterfølgende konferencer foretog en række ændringer i SI.
SI definerer syv grundlæggende enheder af fysiske mængder og afledte enheder (forkortet som SI-enheder eller enheder ), samt et sæt præfikser . SI etablerer også standardenhedsforkortelser og regler for skrivning af afledte enheder.
Basisenhederne er kilogram , meter , sekund , ampere , kelvin , muldvarp og candela . Inden for SI anses disse enheder for at have uafhængig dimensionalitet , hvilket betyder, at ingen af basisenhederne kan afledes fra de andre.
Afledte enheder opnås fra grundlæggende enheder ved algebraiske operationer såsom multiplikation og division . Nogle af de afledte enheder i SI har deres egne navne, såsom enheden radian .
Præfikser kan bruges før enhedsnavne. De betyder, at enheden skal ganges eller divideres med et bestemt heltal, en potens på 10. For eksempel betyder præfikset "kilo" at gange med 1000 (kilometer = 1000 meter). SI-præfikser kaldes også decimalpræfikser.
Ifølge internationale dokumenter (SI Brochure, ISO 80000, International Metrological Dictionary [4] ) har SI-enheder navne og betegnelser. Enhedsnavne kan skrives og udtales forskelligt på forskellige sprog, for eksempel: fr. kilogram , engl. kilogram , portvin. quilograma , væg. cillogram , bulgarsk kilogram , græsk χιλιόγραμμο , kinesisk 千克, japansk キログラム. Tabellen viser de franske og engelske navne angivet i internationale dokumenter. Enhedsbetegnelser er ifølge SI-brochuren ikke forkortelser, men matematiske enheder ( franske entités mathématiques , engelske matematiske enheder ). De indgår i de internationale videnskabelige symboler ISO 80000 og er ikke afhængige af sproget, for eksempel kg. Den internationale notation for enheder bruger bogstaver i det latinske alfabet , i nogle tilfælde græske bogstaver eller specialtegn.
Men i det postsovjetiske rum ( CIS , CIS-2 , Georgien ) og i Mongoliet , hvor det kyrilliske alfabet er vedtaget , sammen med internationale betegnelser (og faktisk - i stedet for dem), bruges betegnelser baseret på nationale navne: "kilogram" - kg, arm . կիլոգրամ -կգ, last. კილოგრამი - კგ, aserbajdsjansk. kilogram -kq. Siden 1978 har russiske betegnelser for enheder været underlagt de samme staveregler som internationale (se nedenfor). I Rusland er GOST 8.417-2002 i kraft , der foreskriver obligatorisk brug af SI-enheder. Den angiver enheder for fysiske mængder, der er tilladt til brug, giver deres internationale og russiske betegnelser og fastlægger reglerne for deres anvendelse.
I henhold til disse regler er det i kontraktlige og juridiske forhold inden for samarbejde med udlandet såvel som i tekniske og andre dokumenter leveret i udlandet sammen med eksportprodukter tilladt kun at bruge internationale betegnelser for enheder. Anvendelse af internationale betegnelser er også obligatorisk på måleinstrumenters skalaer og plader. I andre tilfælde, for eksempel i interne dokumenter og almindelige publikationer, kan der anvendes enten internationale eller russiske betegnelser. Det er ikke tilladt at bruge internationale og russiske betegnelser på samme tid, med undtagelse af publikationer om mængdeenheder.
Navnene på enhederne er underlagt de grammatiske normer for det sprog, de bruges på: en mol , to mol , fem mol ; rom. cinci kilogram, treizeci de kilograme . Enhedsbetegnelser ændres ikke: 1 mol, 2 mol, 5 mol; 1 mol, 2 mol, 5 mol; 5 kg, 30 kg. Et grammatisk træk ved en række enhedsnavne på russisk er en tælleform : halvtreds volt , hundrede watt [5] .
SI er en udvikling af det metriske målesystem , som blev skabt af franske videnskabsmænd og først introduceret bredt efter den franske revolution . Før introduktionen af det metriske system blev enheder valgt uafhængigt af hinanden, så det var svært at konvertere fra en enhed til en anden. Desuden blev der brugt forskellige enheder forskellige steder, nogle gange med de samme navne. Det metriske system skulle blive et bekvemt og samlet system af mål og vægte.
I begyndelsen af 1790'erne blev der lavet foreløbige standarder for meter og kilogram i Frankrig. Kopier af standarderne blev blandt andet sendt til USA , men skibet med kopierne blev erobret af britiske kapere , så de ikke nåede Amerika; måske spillede dette en rolle i, at SI ikke slog godt rod i USA dengang og stadig gør det [6] .
I 1799 blev der lavet to standarder i Frankrig - for en længdeenhed ( meter ) og for en masseenhed ( kilogram ) [7] .
I 1832 udviklede den tyske matematiker Karl Gauss det videnskabelige grundlag for at konstruere systemer af enheder og skabte et nyt system. Han tog længde, masse og tid som grundlæggende fysiske størrelser, og millimeter , milligram og sekund som grundlæggende enheder. Efterfølgende fungerede dette system som grundlag for udviklingen af GHS -systemet [8] .
I 1874 introducerede de britiske fysikere James Maxwell og William Thompson CGS-systemet, baseret på tre enheder - centimeter , gram og anden - og decimalpræfikser fra mikro til mega [7] .
I 1875 underskrev repræsentanter for sytten stater (Rusland, Tyskland, USA, Frankrig, Italien osv.) Meterkonventionen , i overensstemmelse med hvilken Den Internationale Komité for Vægte og Mål ( fr. Comité International des Poids et Mesures, CIPM ) og det internationale bureau for vægte og mål ( FR. Bureau International des Poids et Mesures, BIPM ), samt regelmæssig indkaldelse af generelle konferencer om vægte og mål (CGPM) ( FR. Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM ). Arbejdet begyndte med udviklingen af internationale standarder for meter og kilogram [9] .
I 1889 vedtog CGPM ISS-enhedssystemet , svarende til GHS, men baseret på meter, kilogram og sekund, da disse enheder blev anerkendt som mere praktiske til praktisk brug [7] .
Efterfølgende blev grundenhederne for fysiske størrelser inden for el og optik introduceret.
I 1948 henvendte International Union of Theoretical and Applied Physics og den franske regering sig til IX CGPM med deres forslag til international forening af enheder. Under hensyntagen til disse appeller instruerede CGPM den internationale komité for vægte og mål om at udvikle anbefalinger til oprettelse af et samlet praktisk system af måleenheder, der er egnet til vedtagelse af alle medlemslande af den metriske konvention [10] . I udviklingen af denne beslutning vedtog X CGPM i 1954 følgende seks enheder som de grundlæggende enheder i det nyudviklede system: meter, kilogram, sekund, ampere, grad Kelvin, candela [11] .
I 1956 anbefalede International Committee for Weights and Measures, at systemet med enheder baseret på basisenhederne vedtaget af X CGPM skulle få navnet "Système International d'Unités" [12] .
I 1960 vedtog XI CGPM standarden, som for første gang blev kaldt "International System of Units", og etablerede den internationale forkortelse for dette system "SI". Hovedenhederne i den var meter, kilogram, sekund, ampere, grad Kelvin og candela [13] .
Den 1. januar 1963 blev GOST 9867-61 "International System of Units" SI introduceret i USSR som den foretrukne inden for alle områder af videnskab, teknologi og den nationale økonomi, såvel som i undervisningen [9] .
XIII CGPM (1967-1968) vedtog en ny definition af enheden for termodynamisk temperatur, gav den navnet "kelvin" og betegnelsen "K" (tidligere blev enheden kaldt "grad Kelvin", og dens betegnelse var "°K" ) [14] .
XIII CGPM (1967-1968) vedtog en ny definition af den anden [K 1] [15] .
I 1971 foretog XIV CGPM ændringer i SI, idet man især tilføjede enheden for stofmængde ( mol ) til antallet af basisenheder [16] .
I 1979 vedtog XVI CGPM en ny definition af candela [K 1] [17] .
I 1983 gav XVII CGPM en ny definition af måleren [К 1] [18] .
I maj 2019 trådte nye definitioner af basis SI-enheder i kraft , og endelig fjernede materielle objekter fra definitionerne.
Navnene på SI-enheder skrives med et lille bogstav, efter betegnelserne på SI-enheder er der ikke sat et punktum i modsætning til de sædvanlige forkortelser.
Værdi | Enhed | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Navn | Dimensionssymbol | Navn | Betegnelse | |||
Russisk | fransk/engelsk | Russisk | international | |||
Længde | L | måler | meter/meter | m | m | |
Vægt | M | kilogram [K 2] | kilogram/kilogram | kg | kg | |
Tid | T | sekund | Seconde/Second | Med | s | |
Styrken af den elektriske strøm | jeg | ampere | ampere/ampere | MEN | EN | |
Termodynamisk temperatur | Θ | kelvin | kelvin | Til | K | |
Mængde af stof | N | muldvarp | muldvarp | muldvarp | mol | |
Lysets kraft | J | candela | candela | cd | cd |
Afledte enheder kan udtrykkes i form af grundlæggende enheder ved hjælp af de matematiske operationer multiplikation og division. Nogle af de afledte enheder får deres egne navne for nemheds skyld, sådanne enheder kan også bruges i matematiske udtryk for at danne andre afledte enheder.
Det matematiske udtryk for en afledt måleenhed følger af den fysiske lov, som denne måleenhed er defineret ved, eller af definitionen af den fysiske størrelse, som den er indført for. For eksempel er hastighed den afstand et legeme tilbagelægger pr. tidsenhed; følgelig er hastighedsenheden m/s (meter pr. sekund).
Ofte kan den samme enhed skrives på forskellige måder ved at bruge et andet sæt af grundlæggende og afledte enheder (se den sidste kolonne i tabellen). Men i praksis bruges etablerede (eller blot almindeligt accepterede) udtryk, der bedst afspejler mængdens fysiske betydning. For at skrive værdien af kraftmomentet skal N m bruges, og m N eller J skal ikke bruges.
Navnet på nogle afledte enheder, der har det samme udtryk gennem grundlæggende enheder, kan være anderledes. For eksempel kaldes enheden sekund til minus en (1/s) hertz (Hz), når den bruges til at måle frekvens, og kaldes becquerel (Bq), når den bruges til at måle radionuklidaktivitet.
Værdi | Enhed | Betegnelse | Udtryk i form af grundenheder | ||
---|---|---|---|---|---|
russisk navn | Fransk/engelsk navn | Russisk | international | ||
fladt hjørne | радиан [К 3] | radian | glad | rad | m m −1 = 1 |
Solid vinkel | steradian [K 3] | steradian | ons | sr | m 2 m −2 = 1 |
Temperatur Celsius [K 4] | grader celsius | grader Celsius/grad Celsius | °C | °C | Til |
Frekvens | hertz | hertz | Hz | Hz | с −1 |
Styrke | newton | newton | H | N | кг·м·c −2 |
Energi , mekanisk arbejde , varmemængde | joule | joule | J | J | N m \u003d kg m 2 s −2 |
Strøm , strålingsflux | watt | watt | tir | W | Дж/с = кг·м 2 ·c −3 |
Давление , механическое напряжение | pascal | pascal | Pa | Pa | Н/м 2 = кг·м −1 ·с −2 |
Let flow | lumen | lumen | lm | lm | KD · jfr. |
belysning | luksus | lux | Okay | lx | lm/m² = KD · SR/m² |
Elektrisk ladning | vedhæng | COULOMB | cl | C | Som |
Potentiel forskel | volt | spænding | PÅ | V | J/CL = kg · m 2 · C −3 · A −1 |
Modstand | ohm | ohm | Ohm | Ω | V / A \u003d kg m 2 s −3 A −2 |
Elektrisk kapacitet | farad | farad | F | F | Cl / V \u003d s 4 A 2 kg −1 m −2 |
magnetisk flux | weber | weber | wb | wb | kg m 2 s −2 A −1 |
Magnetisk induktion | tesla | tesla | Tl | T | Wb / m 2 \u003d kg s −2 A −1 |
Induktans | Henry | Henry | gn | H | kg m 2 s −2 A −2 |
elektrisk ledningsevne | Siemens | siemens | Cm | S | Ohm −1 \u003d s 3 A 2 kg −1 m −2 |
Radioaktiv kildeaktivitet | becquerel | becquerel | Bq | bq | с −1 |
Absorberet dosis af ioniserende stråling , kerma | grå | grå | Gr | Gy | J/kg = m²/s² |
Dosis svarende til ioniserende stråling | sievert | sievert | Sv | Sv | J/kg = m²/s² |
Katalysator aktivitet | rullet | catal | kat | kat | mol/s |
Ved XXIV CGPM den 17.-21. oktober 2011 blev en resolution [20] enstemmigt vedtaget , hvori det især blev foreslået at omdefinere de fire grundlæggende SI-enheder i en fremtidig revision af det internationale system af enheder: kilogram, ampere , kelvin og muldvarp. Det antages, at de nye definitioner vil være baseret på faste numeriske værdier af henholdsvis Plancks konstant , elementære elektriske ladning , Boltzmanns konstant og Avogadros konstant [21] . Alle disse værdier vil blive tildelt nøjagtige værdier baseret på de mest pålidelige målinger anbefalet af udvalget for data for videnskab og teknologi (CODATA) . Ved fastsættelse (eller fastsættelse) menes "vedtagelsen af en nøjagtig numerisk værdi af en mængde pr. definition" [22] . Resolutionen formulerede følgende bestemmelser vedrørende disse enheder [20] :
De nøjagtige værdier af disse konstanter, vedtaget senere i den endelige version af det nye system, er angivet nedenfor.
I den nye version af SI-systemet er der således ingen specifikke materialestandarder for enheder.
Resolutionen har ikke til hensigt at ændre essensen af definitionerne af meter, anden og candela, men for at bevare stilens enhed er det planlagt at vedtage nye, fuldstændig svarende til de eksisterende definitioner i følgende form:
XXV CGPM, afholdt i 2014, besluttede at fortsætte arbejdet med at forberede en ny revision af SI og planlagde at afslutte dette arbejde inden 2018 for at erstatte den eksisterende SI med en opdateret version på XXVI CGPM samme år [23] .
I januar 2018 blev værdierne h , e , k og N A offentliggjort , anbefalet af CODATA til brug som nøjagtige værdier i en fremtidig opdateret version af SI [24] . Da værdierne opnås som et resultat af de mest nøjagtige målinger af konstanter, udtrykt i gamle enheder, bør de numeriske værdier af alle målinger, der er foretaget tidligere og udtrykt i gamle enheder, ikke ændres, når du ændrer definitionerne af enheder. Senere inkluderede den internationale komité for vægte og mål disse værdier i udkastet til resolution XXVI fra CGPM, som blev afholdt den 13.-16. november 2018 [25] . Som et resultat af implementeringen af intentionerne formuleret i resolutionen er SI i sin nye form blevet et system af enheder, hvor:
Resolutionen med reformudkastet blev vedtaget, den nye SI trådte i kraft den 20. maj 2019 [26] .
Nogle enheder, der ikke er inkluderet i SI, er, efter beslutning fra CGPM, "tilladt til brug i forbindelse med SI".
Enhed | Fransk/engelsk navn | Betegnelse | SI værdi | |
---|---|---|---|---|
Russisk | international | |||
minut | minutter | min | min | 60 sek |
time | heure/time | h | h | 60 min = 3600 s |
dag | dag/dag | dag | d | 24 t = 86 400 s |
vinkelgrad | grad/grad | ° | ° | (π/180) rad |
bueminut | minutter | " | " | (1/60)° = (π/10 800) rad |
bue anden | Seconde/Second | ″ | ″ | (1/60)′ = (π/648.000) rad |
liter | liter | l | l, L | 0,001 m³ |
ton | tons | t | t | 1000 kg |
neper | neper/neper | Np | Np | dimensionsløs |
hvid | Bel | B | B | dimensionsløs |
elektron-volt | elektronisk volt/elektronvolt | eV | eV | 1.602 176634⋅10 −19 J (præcis) |
atommasseenhed , dalton | unité de masse atomique unifiée, dalton/forenet atommasseenhed, dalton | en. spise. | du, da | ≈1.660 539 0⋅10 −27 kg |
astronomisk enhed | unité astronomique/astronomisk enhed | en. e. | au | 149 597 870 700 m (præcis) [2] [27] |
hektar | hektar | ha | ha | 10.000 m² |
Gal er ikke blandt de enheder, der er tilladt til brug med SI, men det er fremhævet separat i margenen af 2019 SI-brochuren. Dens definition er givet som en aktiv enhed inden for geodæsi og geofysik.
Derudover tillader forordningen om enheder af værdier, der er tilladt til brug i Den Russiske Føderation, brugen af følgende ikke-systemiske enheder: ar , knude , sømil , bar , ångstrøm , karat , grader (gon) , lysår , parsec , fod , tomme , gram- kraft , kilogram-kraft , ton-kraft , kilogram-kraft pr. kvadratcentimeter , millimeter vandsøjle , meter vandsøjle , teknisk atmosfære , millimeter kviksølv , dioptri , tex , gal , omdrejning pr. sekund, omdrejning pr. minut , kilowatt-time , volt-ampere , var , ampere-time , bit , byte , bps , byte pr. sekund , røntgen , rem , rad , røntgen pr. sekund, curie , stokes , kalorieindhold ( international) , kalorieindhold 15-grader , kalorieindhold pr. sekund, kilokalorie pr. time og gigakalorie pr. time [28] .
Forordningen tillader brug af enheder af relative og logaritmiske værdier, såsom procent , ppm , ppm , decibel , baggrund , oktav , årti . Det er også tilladt at bruge tidsenheder, der er meget udbredt, for eksempel: uge , måned , år , århundrede , årtusinde .
Det er også muligt at bruge andre mængdeenheder uden for systemet. I dette tilfælde skal navnene på ikke-systemiske mængdeenheder bruges sammen med en angivelse af deres forhold til de grundlæggende og afledte SI-enheder.
Ikke-systemiske mængdeenheder må kun bruges i tilfælde, hvor de kvantitative værdier af mængder er umulige eller upraktiske at udtrykke i SI-enheder.
I overensstemmelse med reglerne om mængdeenheder, der er tilladt til brug i Den Russiske Føderation, er navnene og betegnelserne på enheder uden for systemet med masse , tid , planvinkel , længde , areal , tryk , optisk effekt , lineær tæthed , hastighed , acceleration . ikke brugt med flere og langsgående SI-præfikser og rotationshastigheden .
Nogle lande har ikke overtaget SI-systemet eller kun delvist og fortsætter med at bruge det engelske målesystem eller lignende enheder.
Decimalmultipler og submultipler dannes ved hjælp af standardmultiplikatorer og præfikser knyttet til enhedens navn eller betegnelse.
Несмотря на широкое распространение СИ, во многих научных работах по электродинамике используется Гауссова система единиц , что вызывается рядом недостатков СИ, на которые указывают М. А. Леонтович [29] , С. П. Капица [30] , Д. В. Сивухин [ 31] , L. B. Okun [32] og en række andre fysikere. Система единиц СГС и система единиц СИ эквивалентны во многих разделах физики, но если обратиться к электродинамике, то в СИ возникают не имеющие непосредственного физического смысла величины, унаследованные от концепции эфира как материальной среды [30] [33] , — электрическая постоянная и магнитная постоянная (I den gamle terminologi - elektrisk og magnetisk permeabilitet af vakuum). D.V. Sivukhin karakteriserer denne situation som følger:
В этом отношении система СИ не более логична, чем, скажем, система, в которой длина, ширина и высота предмета измеряются не только различными единицами, но и имеют разные размерности.
Som svar på kritik af SI-systemet vedrørende dets anvendelse på elektromagnetiske fænomener, forklarer S. G. Karshenboym [33] , at to forskellige begreber er blandet i kritiske udsagn: systemet af enheder og systemet af fysiske størrelser , og bemærker også, at de fleste af kritik refererer specifikt til mængdesystemet. Derudover viser den, at problemet med redundansen af beskrivelsen af elektromagnetiske fænomener i et vakuum ikke opstod i forbindelse med SI-systemet, men som et resultat af den historiske proces - som problemet med æteren og non-avariatet. af tilgangen til beskrivelsen. I konklusionen begrunder og udtrykker S. G. Karshenboym overbevisningen om, at SI- og SGS-systemerne som konkurrerende kun kan betragtes med en fast værdi af en elektrisk konstant , og med den målte værdi vil valget til fordel for SI blive ikke-alternativt. Vi forklarer her, at den elektriske konstant, som var gældende på tidspunktet for offentliggørelsen af de angivne argumenter, i kraft af bestemmelsen af enhedens bestemmelse havde en fast nøjagtig værdi, men på nuværende tidspunkt efter den nye bestemmelse af ampere, er det blevet til en målt værdi og har fået fejlen, samt den magnetiske konstant [ 25] .
Samtidig kritiserer S. G. Karshenboim selv indførelsen af enheden for lysintensitet, candela , i SI , idet han mener, at den er overflødig for systemet af fysiske størrelser på grund af det faktum, at definitionen af candela inkluderer ikke-fysiske faktorer hentet fra biologi og medicin [33] .
Ordbøger og encyklopædier | ||||
---|---|---|---|---|
|
Foranstaltningssystemer | ||
---|---|---|
Metrisk | ||
Naturlige systemer af enheder |
| |
Generelt accepterede systemer |
| |
Traditionelle foranstaltninger |
| |
Gamle systemer |
| |
Andet |
|
SI enheder | |
---|---|
Grundlæggende enheder | |
Afledte enheder med specielle navne | |
Accepteret til brug med SI | |
se også |
SI-præfikser | |
---|---|
Multipler | |
Dolnye |