ระบบหน่วยสากล (si)

เราอธิบายว่าระบบหน่วยสากลคืออะไร สร้างอย่างไร และมีไว้เพื่ออะไร นอกจากนี้หน่วยพื้นฐานและหน่วยที่ได้รับ

International System of Units เป็นระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก

ระบบหน่วยสากลคืออะไร?

เป็นที่รู้จักกันในนามระบบหน่วยสากล (ย่อ SI) กับระบบหน่วยวัดที่ใช้กันทั่วโลก มันถูกใช้ในการก่อสร้างเครื่องมือต่าง ๆ มากมายของ การวัด เพื่อการบริโภคเฉพาะและในชีวิตประจำวัน

ระบบหน่วยเป็นรูปแบบทางวิทยาศาสตร์ที่ช่วยให้สิ่งต่าง ๆ สัมพันธ์กันโดยยึดตามชุดของหน่วยจินตภาพ นั่นก็คือ ระบบ เพื่อให้สามารถลงทะเบียน ความเป็นจริง: ชั่งน้ำหนัก, ขนาด, เวลา เป็นต้น โดยยึดตามชุดของหน่วยที่เสมอภาคกันเสมอและนำไปใช้ได้ทุกที่ในโลกที่มีมูลค่าเท่ากัน

ระบบหน่วยสากลเป็นที่ยอมรับมากที่สุดในบรรดาระบบการวัดทั้งหมด (แม้ว่าจะไม่ใช่ระบบเดียว เนื่องจากในบางประเทศยังคงใช้ระบบแองโกล-แซกซอนอยู่) และเป็นระบบเดียวที่มีแนวโน้มไปสู่การทำให้เป็นสากล

ในบางครั้ง SI จะถูกแก้ไขและปรับปรุง เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นระบบที่ดีที่สุดของหน่วยที่มีอยู่ หรือเพื่อปรับให้เข้ากับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ล่าสุด ในความเป็นจริง ในปี 2018 การกำหนดนิยามใหม่ของหน่วยพื้นฐานสี่หน่วยได้รับการโหวตในแวร์ซาย ประเทศฝรั่งเศส เพื่อปรับให้เข้ากับพารามิเตอร์พื้นฐานคงที่ใน ธรรมชาติ.

ประวัติระบบหน่วยสากล

SI ถูกสร้างขึ้นในปี 1960 ระหว่างการประชุมสามัญครั้งที่ 11 เรื่องน้ำหนักและการวัด ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1875 ถึง ตัดสินใจ เทียบกับระบบเมตริกของฝรั่งเศสในตอนนั้น ปัจจุบันหน่วยงานนี้เป็นหน่วยงานที่รับผิดชอบการทบทวนระบบมาตรการระหว่างประเทศ และประจำอยู่ที่สำนักงานชั่งน้ำหนักและมาตรการระหว่างประเทศในกรุงปารีส

ในการสร้าง SI พิจารณาเพียงหกหน่วยพื้นฐานซึ่งเพิ่มในภายหลังเช่น ตุ่น ในปี พ.ศ. 2514 ข้อกำหนดของข้อตกลงนี้มีความสอดคล้องกันระหว่างปี 2549 ถึง 2552 โดยได้รับความร่วมมือจากองค์กร ISO (International Organization for Standardization) และ CEI (International Electrotechnical Commission) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดมาตรฐาน ISO / IEC 80000

SI มีไว้เพื่ออะไร?

SI พูดง่ายๆ คือ ระบบที่ช่วยให้เราสามารถวัดได้ หรือดีกว่าที่ทำให้เรามั่นใจว่าการวัดของเราทำที่นี่หรือที่อื่น ๆ ภูมิภาค ของโลกเสมอกันและมีความหมายเดียวกัน

กล่าวคือ คุณรู้ได้อย่างไรว่าระยะทางหนึ่งเมตรนั้นจริง ๆ แล้วเท่ากับหนึ่งเมตร? คุณรู้ได้อย่างไรว่ามิเตอร์ที่นี่เหมือนกับมิเตอร์ในจีน กรีนแลนด์ หรือแอฟริกาใต้ทุกประการ นี่คือสิ่งที่ระบบนี้เกี่ยวข้องอย่างแม่นยำ

ด้วยเหตุนี้ จึงกำหนดแนวทางที่จำเป็นเพื่อให้อย่างน้อยที่สุด กิโลกรัมจะเป็นกิโลกรัมเสมอ โดยไม่คำนึงถึงสถานที่หรือแม้แต่ประเภทของเครื่องมือที่ใช้ในการวัด

หน่วยฐาน SI

แต่ละหน่วยอนุญาตให้วัดปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน

SI ประกอบด้วยชุดของหน่วยพื้นฐานเจ็ดหน่วย แต่ละหน่วยเชื่อมโยงกับปริมาณทางกายภาพหลักบางส่วน ซึ่งได้แก่:

  • เมตร (ม.). หน่วยพื้นฐานของ ระยะเวลากำหนดทางวิทยาศาสตร์เป็นเส้นทางที่เดินทางโดย แสงสว่าง ในสุญญากาศในช่วงเวลา 1 / 299,792,458 วินาที
  • กิโลกรัม (กก.) หน่วยพื้นฐานของ มวลกำหนดทางวิทยาศาสตร์จากต้นแบบกิโลกรัมประกอบด้วย a โลหะผสม แพลตตินั่ม 90% และอิริเดียม 10% รูปทรงกระบอก สูง 39 มม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 39 มม. และ ความหนาแน่น ประมาณ 21,500 กก. / ลบ.ม. อย่างไรก็ตาม ในเวอร์ชันล่าสุด เสนอให้กำหนดกิโลกรัมใหม่จากค่าที่เกี่ยวข้องกับค่าคงที่ของพลังค์ (h)
  • ที่สอง (ส). หน่วยพื้นฐานของ สภาพอากาศกำหนดโดยวิทยาศาสตร์ว่าเป็นระยะเวลา 9,192,631,770 คาบของการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สองระดับของสถานะพื้นดินของ อะตอม ของซีเซียม-133
  • แอมแปร์ (A) หน่วยพื้นฐานของ กระแสไฟฟ้าซึ่งแสดงความเคารพต่อนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส อังเดร-มารี แอมแปร์ (ค.ศ. 1775-1836) และกำหนดในทางวิทยาศาสตร์ว่าเป็นความเข้มของกระแสคงที่ซึ่งคงไว้ในตัวนำไฟฟ้าเส้นตรงคู่ขนานสองเส้นที่มีความยาวไม่สิ้นสุด ส่วนที่เป็นวงกลมเล็กน้อย และอยู่ห่างจากหนึ่งใน อีกอันในสุญญากาศสร้างแรงระหว่างพวกมันเท่ากับ 2 x 10-7 นิวตันต่อความยาวเมตร เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการเสนอให้เปลี่ยนแปลงคำจำกัดความโดยคำนึงถึงค่าบางอย่างของประจุไฟฟ้าพื้นฐาน (และ).
  • เคลวิน (K) หน่วยพื้นฐานของ อุณหภูมิ และ อุณหพลศาสตร์ซึ่งเป็นการยกย่องผู้สร้างนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ William Thomson (1824-1907) หรือที่รู้จักในชื่อ Lord Kelvin มันถูกกำหนดให้เป็นเศษส่วน 1/273.16 ของอุณหภูมิที่น้ำมีที่จุดสามจุด (นั่นคือสถานะทั้งสามของมันอยู่ร่วมกันอย่างกลมกลืน: ของแข็งของเหลวและก๊าซ) เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการเสนอให้กำหนดเคลวินใหม่โดยคำนึงถึงค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ (k).
  • มอล (โมล). หน่วยพื้นฐานสำหรับการวัดปริมาณของสารภายใน a ส่วนผสม หรือการละลาย ตามหลักวิทยาศาสตร์ว่า ปริมาณของ สาร ของระบบที่มีหน่วยธาตุมากเท่ากับอะตอมในคาร์บอน -12 0.012 กิโลกรัม ดังนั้นเมื่อใช้หน่วยนี้จะต้องระบุถ้าเรากำลังพูดถึงอะตอม โมเลกุล, ไอออน, อิเล็กตรอนฯลฯ เพิ่งได้รับการเสนอให้กำหนดหน่วยนี้ใหม่โดยใช้ค่าคงที่ของ Avogadro (นู๋ถึง).
  • แคนเดลา (ซีดี) นี่คือหน่วยพื้นฐานของความเข้มของการส่องสว่าง ซึ่งกำหนดโดยวิทยาศาสตร์ว่าอยู่ในทิศทางที่กำหนด โดยแหล่งกำเนิดที่แผ่รังสีเอกรงค์ออกมาที่ 540 x 1012 เฮิรตซ์ ความถี่และมีความเข้มของพลังงานในทิศทางนั้นเท่ากับ 1/683 วัตต์ต่อสเตอเรเดียน

หน่วยที่ได้รับ SI

ตามชื่อที่ระบุ หน่วยที่ได้มาจาก SI นั้นได้มาจากหน่วยพื้นฐาน ผ่านการรวมกันและความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยเหล่านี้ เพื่อแสดงปริมาณทางกายภาพทางคณิตศาสตร์

เราไม่ควรสับสนระหว่างหน่วยเหล่านี้กับหน่วยคูณและหลายหน่วยย่อยของหน่วยพื้นฐาน เช่น กิโลเมตรหรือนาโนเมตร (หลายหน่วยและหลายหน่วยของหน่วยเมตร ตามลำดับ)

หน่วยที่ได้รับมีจำนวนมาก แต่เราสามารถอ้างอิงหน่วยหลักด้านล่าง:

  • ลูกบาศก์เมตร (m3). หน่วยที่ได้รับที่สร้างขึ้นเพื่อวัด ปริมาณ ของสาร
  • กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กก. / ลบ.ม. ) หน่วยที่ได้รับที่สร้างขึ้นเพื่อวัด ความหนาแน่น ของร่างกาย
  • นิวตัน (N). ไว้อาลัยแด่บิดาของ ทางกายภาพ สมัยใหม่ British Isaac Newton (1643-1727) เป็นหน่วยสืบเนื่องที่สร้างขึ้นเพื่อวัด บังคับและแสดงเป็นกิโลกรัมต่อเมตรต่อวินาทีกำลังสอง (kg.m / s2) จากสมการของนิวตันในการคำนวณแรงเอง
  • จูล / จูล (J) ใช้ชื่อมาจากนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ James Prescott Joule (1818-1889) และเป็นหน่วยที่ได้รับ SI ที่ใช้ในการวัด พลังงาน, ที่ งาน หรือ ความร้อน. สามารถกำหนดเป็นปริมาณงานที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายประจุหนึ่งคูลอมบ์ผ่านแรงดันไฟฟ้าหนึ่งโวลต์ (โวลต์ต่อคูลอมบ์, VC) หรือตามปริมาณงานที่ต้องการในการผลิตพลังงานหนึ่งวัตต์ในหนึ่งวินาที ( วัตต์ต่อวินาที , วส).

มีหน่วยสืบเนื่องอื่น ๆ อีกมากมาย ส่วนใหญ่มีชื่อพิเศษที่แสดงความเคารพต่อผู้สร้างหรือนักวิชาการชั้นนำของปรากฏการณ์ที่หน่วยใช้เพื่ออธิบาย

ข้อดีและข้อจำกัดของ SI

SI ทำให้เรารู้ว่าหน่วยหนึ่งมีค่าเท่ากันทั่วโลก

ตามเนื้อผ้าจุดอ่อนของ SI คือหน่วยของมวล (กก.) และแรง (N) ซึ่งสร้างขึ้นโดยพลการ แต่เมื่อเผชิญกับการอัปเดตและการปรับแต่งที่ทันสมัยดังที่กล่าวไว้ข้างต้น สิ่งนี้ไม่ได้นำเสนอข้อเสียเปรียบหลักอีกต่อไป

ในทางตรงกันข้าม คุณธรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ SI คือหน่วยพื้นฐานของมันถูกกำหนดตาม ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ค่าคงที่ซึ่งสามารถทำซ้ำได้หากต้องการ ด้วยวิธีนี้ เราสามารถสอบเทียบเครื่องมือประเภทใดก็ได้ โดยเริ่มจากหน่วยพื้นฐานที่ทำซ้ำได้ทางวิทยาศาสตร์

โดยสรุปแล้ว มันคือระบบที่สอดคล้องกัน ควบคุมระดับสากลและปรับเทียบใหม่อย่างต่อเนื่องเพื่อรับประกันประสิทธิภาพ

!-- GDPR -->