Unitățile de bază ale Sistemului Internațional de Unități (SI) sunt cele șapte unități de măsură de bază ale mărimilor fizice de bază SI. Aceste marimi sunt lungimea , masa , timpul , curentul electric , temperatura termodinamica , cantitatea de materie si intensitatea luminoasa . Unitățile de măsură ale acestora sunt unitățile de bază SI - metru , kilogram , secundă , amper , kelvin , mol și respectiv candela [1] [2] .
Unitățile SI de bază sunt definite de Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri (BIPM) . O descriere oficială completă a unităților de bază ale SI, precum și SI în ansamblu, împreună cu interpretarea acestuia, este conținută în versiunea curentă a Broșurii SI publicată de BIPM și prezentată pe site-ul său [3] .
Tabelul prezintă toate unitățile de bază SI împreună cu definițiile lor, denumiri rusești și internaționale, mărimile fizice la care se referă, precum și o scurtă justificare a originii lor.
Unități SI de bază| Unitate | Desemnare | Valoare | Definiție [4] | Origini istorice, definiții anterioare |
|---|---|---|---|---|
| Al doilea | cu s |
Timp | Valoarea secundei este stabilită prin fixarea valorii numerice a frecvenței divizării hiperfine a stării fundamentale a atomului de cesiu-133 la o temperatură de 0 K la exact 9192631770 atunci când este exprimată în unitatea SI s -1 , care este echivalent cu Hz [k 1] . | O zi solară este împărțită în 24 de ore, fiecare oră este împărțită în 60 de minute, fiecare minut este împărțit în 60 de secunde. O secundă este 1 ⁄ (24 × 60 × 60) sau 1/86400 dintr- o zi solară. Definiția modernă a fost adoptată la Conferința Generală a XIII-a pentru Greutăți și Măsuri (CGPM) în 1967. |
| Metru | m m |
Lungime | Valoarea contorului se stabilește prin fixarea valorii numerice a vitezei luminii în vid la exact 299.792.458 când aceasta este exprimată în unitatea SI m s −1 [k 2] . | 1 ⁄ 10.000.000 este distanța de laecuatorul Pământuluipână lapolul nord depemeridianul Parisului. Definiția modernă a fost stabilită deCGPMîn 1983. |
| Kilogram | kg kg |
Greutate | Valoarea kilogramului se stabilește prin fixarea valorii numerice a constantei lui Planck h la exact 6,62607015 × 10 −34 când este exprimată în J⋅s. | Masa unui decimetru cub ( litru ) de apă pură la 4 ° C și presiunea atmosferică standard la nivelul mării . Timp de peste două sute de ani, mostrele de materiale au servit drept standard al kilogramului - kilogramul de arhivă, apoi prototipul internațional al kilogramului. |
| Amper | A A |
Puterea curentului electric | Valoarea amperului se stabilește prin fixarea valorii numerice a sarcinii elementare e la 1,602176634 × 10 −19 când se exprimă în coulombi . | Definiția anterioară, revenind la cea originală: amperul este forța unui curent neschimbător, care, atunci când trece prin doi conductori drepti paraleli de lungime infinită și o zonă mică neglijabilă de secțiune transversală circulară, situată în vid la o distanță de 1 m unul de celălalt, ar provoca pe fiecare secțiune a conductorului de lungime 1 m forță de interacțiune egală cu 2⋅10 −7 newtoni . |
| Kelvin | K K |
Temperatura termodinamica | Valoarea kelvinului se stabilește prin fixarea valorii numerice a constantei Boltzmann k la exact 1,380649 × 10 −23 când este exprimată în J/K. | În 1967-2019, a fost definită ca 1/273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei [k 3] . Scara Kelvin folosește același pas ca și scara Celsius (din punct de vedere istoric, 1 ⁄ 100 din diferența dintre punctele de fierbere și de îngheț ale apei la presiunea atmosferică), dar 0 Kelvin este temperatura zero absolut, nu punctul de topire al gheții. Conform definiției moderne, zero al scării Celsius este setat astfel încât temperatura punctului triplu al apei să fie de 0,01 °C. Ca rezultat, scările Celsius și Kelvin sunt deplasate cu 273,15 [6] : T [°C] = T [ K ] − 273,15. |
| cârtiță | mol mol |
Cantitate de substanță | Un mol conține exact 6.022 140 76 × 10 23 elemente [k 4] . Acest număr este o valoare fixă a constantei Avogadro N A , exprimată în unități de mol −1 , și se numește numărul lui Avogadro . | Greutatea atomică sau greutatea moleculară împărțită la constanta masei molare, 1 g/mol. În 1971-2019, a fost definită ca cantitatea de substanță dintr-un sistem care conține atâtea elemente structurale câte atomi există în carbon-12 cu o masă de 12 g. |
| Candela | cd cd |
Puterea luminii | Valoarea candelei se stabileste prin fixarea valorii numerice a randamentului luminos al radiatiei monocromatice cu frecventa de 540 10 12 Hz la exact 683, cand se exprima in unitatea SI m −2 kg −1 s 3 cd sr sau cd sr W −1 , care echivalează cu lm W −1 . | Puterea luminii (ing. Candlepower, unitate britanică învechită de putere luminoasă) emisă de o lumânare aprinsă. Definiția modernă a fost stabilită de CGPM XVI în 1979. |
Numele și simbolurile unităților de bază, precum și toate celelalte unități SI, sunt scrise cu litere mici (de exemplu, contorul și simbolul său m). Această regulă are o excepție: denumirile unităților numite după numele oamenilor de știință sunt scrise cu majuscule (de exemplu, amperul este notat cu simbolul A).
Unitățile SI rămase sunt derivate și se formează din cele de bază cu ajutorul ecuațiilor care raportează între ele mărimile fizice utilizate în SI al Sistemului Internațional de Unități.
Unitatea de bază poate fi utilizată și pentru o cantitate derivată de aceeași dimensiune . De exemplu, precipitațiile sunt definite ca coeficientul volumului împărțit pe suprafață, iar în SI este exprimat în metri. În acest caz, contorul este utilizat ca unitate coerentă derivată [2] [la 5] .
Definirea SI prin fixarea constantelor, în general, nu necesită o distincție între unitățile de bază și derivate. Totuși, această împărțire este păstrată din motive istorice și din comoditate [7] .
De la adoptarea Convenției metrice în 1875, definițiile unităților de măsură de bază s-au schimbat de mai multe ori. De la redefinirea metrului (1960), kilogramul a rămas ultima unitate care este definită nu ca o proprietate a naturii, ci ca un artefact fizic. Cu toate acestea, deoarece alunița, amperul și candela au fost legate la kilogram, și ele au fost legate la standardul de kilogram fabricat de om. De mult timp, metrologia a căutat modalități de a defini kilogramul pe baza constantelor fizice fundamentale , așa cum contorul este definit în termeni de viteza luminii .
La începutul secolului al XXI-lea, Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri pregătea noi definiții ale unităților SI de bază, nelegate de artefacte materiale ( standarde ). Această lucrare a fost în cele din urmă finalizată până în 2018, când au fost adoptate noi definiții ale SI și unităților sale de bază la a XXVI-a Conferință Generală privind Greutățile și Măsurile. Modificările au intrat în vigoare în 2019.
Definițiile celor patru unități SI de bază s-au schimbat substanțial: kilogramul, amperul, kelvinul și molul. Noile definiții ale acestor unități se bazează pe valori numerice fixe pentru următoarele constante fizice fundamentale: constanta lui Planck , sarcina electrică elementară , constanta lui Boltzmann și , respectiv, numărul lui Avogadro . Tuturor acestor cantități li se atribuie valori exacte pe baza rezultatelor celor mai precise măsurători recomandate de Comitetul pentru Date pentru Știință și Tehnologie (CODATA) .
Formal, noile definiții le-au anulat pe toate cele anterioare [8] , dar noile definiții ale metrului, secundei și candela sunt echivalente cu cele vechi și au fost modificate doar pentru a menține unitatea stilului. Definițiile metrului și secundei erau deja asociate cu valorile exacte ale unor constante precum viteza luminii și mărimea divizării stării fundamentale a atomului de cesiu. Definiția candelei, deși nu este legată de nicio constantă fundamentală, poate fi totuși văzută ca fiind legată de valoarea exactă a unui invariant al naturii.
Conform definiției care a intrat în vigoare în 2019, SI este un sistem de unități în care [9] :