Uluslararası Birimler Sistemi

BIPM tarafından üretilen ve yedi SI temel birimini ve yedi tanımlayıcı sabiti gösteren SI logosu . ^[1]

Uluslararası Birimler Sistemi ( SI dan kısaltılmış, Fransızca (d'birleştiren) Systeme International ) modern şeklidir metrik sisteme . Dünyanın hemen hemen her ülkesinde resmi statüye sahip tek ölçüm sistemidir . Bu içerir tutarlı sistemi ölçü birimleri yedi başlayarak temel birimleri olan, ikinci (birim zaman s sembolünün ile), metre ( uzunluk , m), kilogram ( kütle , kg) amper (elektrik akımı , A), kelvin ( termodinamik sıcaklık , K), mol ( madde miktarı , mol) ve kandela ( ışık şiddeti , cd). Sistem , her zaman temel birimlerin güçlerinin ürünleri olarak temsil edilebilen, türetilmiş birimler adı verilen sınırsız sayıda ek birimlere izin verir . ^{[Not 1]} Yirmi iki türetilmiş birim özel adlar ve sembollerle sağlanmıştır. ^{[Not 2]} Yedi temel birim ve özel adlar ve sembollerle türetilmiş 22 birim, diğer türetilmiş birimleri ifade etmek için kombinasyon halinde kullanılabilir, ^{[Not 3]}farklı miktarların ölçümünü kolaylaştırmak için benimsenmiştir. SI sistemi ayrıca SI birimlerinin on (yani ondalık) katlarını ve alt katlarını belirtirken kullanılabilecek birim adlarına ve birim sembollerine yirmi ön ek sağlar . SI'nın gelişen bir sistem olması amaçlanmıştır; birimler ve ön ekler oluşturulur ve birim tanımları, ölçüm teknolojisi ilerledikçe ve ölçümlerin hassasiyeti geliştikçe uluslararası anlaşma yoluyla değiştirilir .

2019'dan beri, tüm SI birimlerinin büyüklükleri, SI birimleri cinsinden ifade edildiğinde yedi tanımlayıcı sabit için kesin sayısal değerler bildirilerek tanımlanmıştır . Bu tanımlama sabitlerdir ışık hızı vakum içinde c , sezyum aşırı ince geçiş frekansı Æ v ^ _Cs , Planck'ın sabit h , temel yüktür e , Boltzmann sabiti k , Avogadro sabiti K _A ve ışık etkinliği K _cd. Tanımlayıcı sabitlerin doğası, c gibi temel doğa sabitlerinden tamamen teknik sabit K _cd'ye kadar değişir . 2019'dan önce h , e , k ve N _A önceden tanımlanmamıştı, ancak çok hassas ölçülmüş miktarlardı. 2019 yılında, değerleri tanım gereği o andaki en iyi tahminlerine sabitlendi ve temel birimlerin önceki tanımlarıyla süreklilik sağlandı. SI'nın yeniden tanımlanmasının bir sonucu, temel birimler ile türetilmiş birimler arasındaki ayrımın prensipte gerekli olmamasıdır, çünkü herhangi bir birim doğrudan yedi tanımlayıcı sabitten inşa edilebilir. ^{[2] : 129}

SI sistemini tanımlamanın mevcut yolu , birimlerin gerçekleştirmelerinin kavramsal olarak tanımlardan ayrıldığı, giderek daha soyut ve idealize edilmiş formülasyona doğru on yıllardır devam eden bir hareketin sonucudur . Bunun bir sonucu, bilim ve teknolojiler geliştikçe, üniteyi yeniden tanımlamaya gerek kalmadan yeni ve üstün gerçekleşmelerin sunulabilmesidir. Artefaktlarla ilgili bir sorun, bunların kaybolması, hasar görmesi veya değiştirilebilmesidir; diğeri ise bilim ve teknolojideki ilerlemelerle azaltılamayacak belirsizlikler getirmeleridir. SI tarafından kullanılan son eser , platin-iridyum silindiri olan Kilogramın Uluslararası Prototipi idi .

SI'nın gelişimi için orijinal motivasyon, santimetre-gram-saniye (CGS) sistemleri (özellikle elektrostatik birimler ve elektromanyetik birimler sistemleri arasındaki tutarsızlık) içinde ortaya çıkan birimlerin çeşitliliği ve bunlar arasındaki koordinasyon eksikliğiydi. onları kullanan çeşitli disiplinler . Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (Fransızca: Conférence générale des poids et mesures - CGPM), tarafından kurulmuştur Metre Konvansiyonu1875, yeni bir sistemin tanımlarını ve standartlarını oluşturmak ve ölçümlerin yazılması ve sunulmasına ilişkin kuralları standartlaştırmak için birçok uluslararası kuruluşu bir araya getirdi. Sistem, 1948'de başlayan bir girişimin sonucu olarak 1960 yılında yayınlandı, bu nedenle CGS'nin herhangi bir varyantı yerine metre-kilogram-saniye birim sistemine (MKS) dayanmaktadır.

Giriş [ değiştir ]

Uluslararası Birimler Sistemi veya SI, ^{[2] : 123} , 1960 yılında kurulmuş ve o zamandan beri periyodik olarak güncellenen bir ondalık ^{[Not 4]} ve metrik ^{[Not 5]} birimler sistemidir . SI, Birleşik Devletler , ^{[Not 8]} Kanada ve Birleşik Krallık dahil olmak üzere ^{[Not 6]} çoğu ülkede resmi statüye sahiptir. Bu üç ülke, çeşitli derecelerde geleneksel sistemlerini kullanmaya devam eden bir avuç ülke arasında olmasına rağmen. Bununla birlikte, bu neredeyse evrensel kabul seviyesiyle, SI sistemi "dünya çapında tercih edilen birimler sistemi, bilim, teknoloji, endüstri ve ticaret için temel dil olarak kullanılmıştır." ^{[2] : 123}

Halen dünya çapında yaygın olarak kullanılan diğer ölçüm sistemi türleri İngiliz ve ABD geleneksel ölçüm sistemleridir ve yasal olarak SI sistemi açısından tanımlanmıştır . ^{[Not 9]} Dünyanın belirli bölgelerinde ara sıra kullanılan daha az yaygın olan başka ölçüm sistemleri vardır. Ek olarak, herhangi bir kapsamlı birim sistemine ait olmayan, ancak yine de belirli alanlarda ve bölgelerde düzenli olarak kullanılan birçok bağımsız SI olmayan birim vardır. Bu birim kategorilerinin her ikisi de tipik olarak yasal olarak SI birimleri cinsinden tanımlanır. ^{[Not 10]}

Kontrol eden gövde [ düzenle ]

SI, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM ^{[Not 11]} ) tarafından oluşturulmuş ve sürdürülmektedir . ^[4] Uygulamada, CGPM, birimlerin ve SI'nın tanımı ile ilgili yeni bilimsel ve teknolojik gelişmelerle ilgili teknik müzakereleri yürüten asıl organ olan Birimler Danışma Komitesi'nin (CCU) tavsiyelerini takip eder. CCU, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi'ne (CIPM ^{[Not 12]} ) bağlıdır ve bu Komite de CGPM'ye rapor verir. Daha fazla ayrıntı için aşağıya bakın.

Birimlere ilişkin tüm kararlar ve tavsiyeler , Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu (BIPM ^{[Not 14]} ) tarafından yayınlanan ve periyodik olarak güncellenen Uluslararası Birim Sistemi (SI) ^{[Not 13]} adlı bir broşürde toplanmıştır .

Birimlere genel bakış [ düzenle ]

SI temel birimleri [ düzenle ]

SI , yedi temel fiziksel miktara karşılık gelen temel birimler olarak hizmet verecek yedi birim seçer . ^{[Not 15]} Bunlar , zamanın fiziksel miktarının SI birimi olan s sembolü ile birlikte ikincidir ; sayaç , sembol m , SI birim uzunluğu ; kilogram ( kg , kütle birimi ); amper ( A , elektrik akımı ); kelvin ( K , termodinamik sıcaklık ); köstebek ( mol, Maddenin miktarı ); ve kandela ( cd , ışık yoğunluğu ). ^[2] 'Temel birimlerin seçiminin hiçbir zaman benzersiz olmadığını, ancak tarihsel olarak büyüdüğünü ve SI kullanıcılarına aşina hale geldiğini' unutmayın. ^{[2] : 126 SI'daki} tüm birimler temel birimler cinsinden ifade edilebilir ve temel birimler, birimler arasındaki ilişkileri ifade etmek veya analiz etmek için tercih edilen bir küme görevi görür.

SI türetilmiş birimler [ düzenle ]

Sistem , her zaman temel birimlerin güçlerinin ürünleri olarak temsil edilebilen, türetilmiş birimler adı verilen sınırsız sayıda ek birimlere izin verir , muhtemelen önemsiz bir sayısal çarpanla. Bu çarpan bir olduğunda, birime tutarlı bir türetilmiş birim denir . ^{[Not 16]} SI'nın temel ve tutarlı türetilmiş birimleri birlikte tutarlı bir birimler sistemi ( tutarlı SI birimleri kümesi ) oluşturur. ^{[Not 17]} Yirmi iki tutarlı türetilmiş birim, özel adlar ve sembollerle sağlanmıştır. ^{[Not 18]} Yedi temel birim ve özel adlar ve sembollerle türetilmiş 22 birim, diğer türetilmiş birimleri ifade etmek için kombinasyon halinde kullanılabilir, ^{[Not 19]} farklı miktarların ölçümünü kolaylaştırmak için benimsenmiştir.

2018'de kabul edilen tanımlardan önce, SI, türetilen birimlerin temel birimlerin güçlerinin ürünleri olarak inşa edildiği yedi temel birim aracılığıyla tanımlanıyordu. Yedi tanımlayıcı sabitin sayısal değerlerini sabitleyerek SI'nın tanımlanması, prensipte bu ayrımın gerekli olmadığı etkisine sahiptir, çünkü tüm birimler, taban ve türetilmiş birimler, doğrudan tanımlayıcı sabitlerden oluşturulabilir. Bununla birlikte, temel ve türetilmiş birimler kavramı korunur çünkü yararlıdır ve tarihsel olarak iyi oturmuştur. ^[6]

SI metrik önekleri ve SI sisteminin ondalık yapısı [ düzenle ]

Tüm metrik sistemler gibi, SI , aynı fiziksel miktar için, geniş bir aralıkta birbirinin ondalık katları olan bir dizi birimi sistematik olarak oluşturmak için metrik önekler kullanır .

Örneğin, tutarlı uzunluk birimi metre iken, ^{[Not 20]} SI, herhangi bir uygulama için daha uygun olabilecek daha küçük ve daha büyük uzunluk birimlerinin tam bir aralığını sağlar - örneğin, sürüş mesafeleri normaldir metre cinsinden değil kilometre ( km sembolü ) cinsinden verilir . Burada metrik öneki ' kilo- ' ('k' sembolü) 1000 faktörünü temsil eder; Böylece,1 km =1000 m . ^{[Not 21]}

SI'nın mevcut sürümü, 10 - ²⁴ ila 10 ²⁴ arasında değişen ondalık güçleri belirten yirmi metrik ön ek sağlar . ^{[2] : 143–4} 1/100, 1/10, 10 ve 100 öneklerinden ayrı olarak, diğerlerinin tümü 1000'in katlarıdır.

Genel olarak, ayrı bir ada ve sembole sahip herhangi bir tutarlı birim verildiğinde ^{[Not 22]} , uyumlu birimin adına uygun bir metrik ön ek (ve birimin sembolüne karşılık gelen bir önek simgesi) ekleyerek yeni bir birim oluşturur. Metrik ön ek on'un belirli bir kuvvetini ifade ettiğinden, yeni birim her zaman uyumlu birimin on katı veya alt katıdır. Böylelikle, SI içindeki birimler arasındaki dönüşüm her zaman on üssüdür; bu nedenle SI sistemi (ve daha genel olarak metrik sistemler) ondalık ölçüm birimleri sistemleri olarak adlandırılır . ^{[7] [Not 23]}

Bir birim sembole (örneğin, " km ", " cm ") eklenmiş bir önek simgesiyle oluşturulan gruplama , yeni bir ayrılmaz birim simgesi oluşturur. Bu yeni sembol, pozitif veya negatif bir güce yükseltilebilir ve bileşik birim sembolleri oluşturmak için diğer birim sembollerle birleştirilebilir. ^{[2] : 143} Örneğin, g / cm ³ arasında bir SI birim yoğunluk , cm- ³ (şekilde yorumlanmalıdır cm ) ³ .

Tutarlı ve uyumlu olmayan SI birimleri [ değiştir ]

Önekler tutarlı SI birimleriyle birlikte kullanıldığında, ortaya çıkan birimler artık tutarlı değildir, çünkü önek birden farklı bir sayısal faktör getirir. ^{[2] : 137} Tek istisna, adı ve sembolü tarihsel nedenlerden dolayı bir önek içeren tek tutarlı SI birimi olan kilogramdır. ^{[Not 24]}

SI birimlerinin tamamı, hem tutarlı kümeden hem de SI önekleri kullanılarak oluşturulan tutarlı birimlerin katları ve alt katlarından oluşur. ^{[2] : 138} Örneğin, metre, kilometre, santimetre, nanometre vb. Tüm SI uzunluk birimleridir, ancak yalnızca metre tutarlı bir SI birimidir. Benzer bir açıklama, türetilmiş birimler için de geçerlidir: örneğin, kg / m ³ , g / dm ³ , g / cm ³ , Sf / km ³ bunlardan, sadece, vb yoğunluğu tüm SI birimleri, ancak kg / ³ olduğu bir koherent SI birim.

Dahası, metre tutarlı tek SI uzunluk birimidir. Her fiziksel nicelik tam olarak bir tutarlı SI birimine sahiptir, ancak bu birim bazı özel isimler ve semboller kullanılarak farklı şekillerde ifade edilebilir. ^{[2] : 140} Örneğin, tümleşik SI birim , doğrusal ivme olarak yazılabilir ya kg⋅m / s ya da N⋅s ve her iki form, örneğin burada sırasıyla karşılaştırma (kullanımda ^{[8] : 205} ve burada ^{[ 9] : 135} ).

Öte yandan, birkaç farklı miktar aynı tutarlı SI birimini paylaşabilir. Örneğin, kelvin başına joule, iki farklı miktar için tutarlı SI birimidir: ısı kapasitesi ve entropi . Ayrıca, aynı tutarlı SI birimi bir bağlamda bir temel birim olabilir, ancak başka bir bağlamda tutarlı bir türetilmiş birim olabilir. Örneğin, amper her ikisi için tutarlı bir SI birimi elektrik akımı ve manyeto kuvvet , ancak önceki durumda bir ana birim ve ikinci olarak türetilmiş bir birimdir. ^{[2] : 140 [Not 26]}

İzin verilen SI olmayan birimler [ düzenle ]

'SI ile kullanım için kabul edilen SI olmayan birimler' adı verilen özel bir birimler grubu vardır. ^{[2] : 145} Tam liste için SI'da belirtilen SI olmayan birimlere bakın . Bunların çoğu, karşılık gelen SI birimine dönüştürülmek için, on'un üsleri olmayan dönüştürme faktörleri gerektirir. Bu tür birimlerin bazı yaygın örnekleri, alışılmış zaman birimleridir, yani dakikadır (1 dakika =60 s ), saat (3600 s ) ve gün (86 400  s ); derece (düzlem açılarını ölçmek için,1 ° =π/180 rad ); ve elektronvolt (bir enerji birimi,1 eV =1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  J ).

Yeni birimler [ düzenle ]

SI'nın gelişen bir sistem olması amaçlanmıştır; birimler ^{[Not 27]} ve ön ekler oluşturulur ve birim tanımları, ölçüm teknolojisi ilerledikçe ve ölçümlerin hassasiyeti arttıkça uluslararası anlaşma yoluyla değiştirilir .

Birimlerin büyüklüklerini tanımlama [ değiştir ]

2019'dan bu yana, tüm SI birimlerinin büyüklükleri, kavramsal olarak bunların herhangi bir pratik gerçekleştirilmesinden ayrı olarak soyut bir şekilde tanımlanmıştır. ^{[2] : 126 [Not 28]} Yani, SI birimleri, yedi tanımlayıcı sabitin ^{[2] : 125–9} , SI birimleri cinsinden ifade edildiğinde belirli kesin sayısal değerlere sahip olduğu bildirilerek tanımlanır . Muhtemelen bu sabitlerin en yaygın bilineni, vakumda ışığın hızıdır, c , SI'da tanımı gereği c = tam değerine sahiptir.299 792 458  m / sn . Diğer altı sabitler , sezyum aşırı ince geçiş frekansı ; h , Planck sabiti ; e , temel yük ; k , Boltzmann sabiti ; N _A , Avogadro sabiti ; ve K _cd , frekansın monokromatik radyasyonunun ışıksal etkinliği${\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ text {Cs}}}$540 × 10 ¹²  Hz . ^{[Not 29]} Tanımlayıcı sabitlerin doğası, c gibi temel doğa sabitlerinden tamamen teknik sabit K _cd'ye kadar değişir . ^{[2] : 128–9} 2019'dan önce h , e , k ve N _A önceden tanımlanmamıştı, ancak çok kesin ölçülmüş miktarlardı. 2019 yılında, değerleri tanım gereği o zamanki en iyi tahminlerine sabitlendi ve temel birimlerin önceki tanımlarıyla süreklilik sağlandı.

Bildiğim kadarıyla birimlerin mevcut en iyi pratik gerçekleşmeleri açıklanan olduğuna inanılan ne gerçekleşmeleri gibi sözde ' misses tr pratique ' , ^{[Not 30]} hangi da BIPM'in yayınlanmaktadır. ^[12] Birimlerin tanımlarının soyut doğası , gerçek tanımları kendileri değiştirmek zorunda kalmadan bilim ve teknoloji geliştikçe pratikte yanlışları iyileştirmeyi ve değiştirmeyi mümkün kılan şeydir . ^{[Not 33]}

Bir anlamda, SI birimlerini tanımlamanın bu yolu, türetilmiş birimlerin geleneksel olarak temel birimler cinsinden tanımlanma biçiminden daha soyut değildir. Belirli bir türetilmiş birimi düşünün, örneğin, joule, enerji birimi. Temel birimler cinsinden Bu tanım kg ⋅ m ² / s ² . Sayacın, kilogramın ve saniyenin pratik gerçekleştirmeleri mevcut olsa bile, joule'ün pratik bir şekilde gerçekleştirilmesi, işin veya enerjinin temeldeki fiziksel tanımına bir tür referans gerektirecektir - enerjiyi miktarında gerçekleştirmek için bazı gerçek fiziksel prosedürler. diğer enerji örnekleriyle karşılaştırılabilecek şekilde bir joule (bir arabaya konulan benzinin veya bir eve verilen elektriğin içeriği gibi).

Tanımlayıcı sabitler ve tüm SI birimleri ile durum benzerdir. Aslında, tamamen matematiksel anlamda, SI birimleri tanımlanır sanki biz tüm diğer SI birimleri türetilmiş birimler olmak üzere şimdi taban birimleridir tanımlayan sabitin birimleri olduğunu beyan etti. Bunu daha açık hale getirmek için, ilk olarak, her bir tanımlayıcı sabitin, sabitin ölçü birimini tanımlayan büyüklüğün belirlenmesi olarak alınabileceğini not edin; ^{[2] : 128} , örneğin tanımı c birimi tanımlar / m s olarak1 m / s =c/299 792 458 ('saniyede bir metrelik hız bire eşittir 299 792 458 ışık hızının '). Bu şekilde, tanımlayıcı sabitler aşağıdaki yedi birimi doğrudan tanımlar: hertz ( Hz ), frekansın fiziksel niceliğinin bir birimi (açısal ölçü birimleri (döngü) nedeniyle, frekans veya Planck sabiti ile uğraşırken sorunların ortaya çıkabileceğini unutmayın. veya radyan) SI'da çıkarılmıştır ^{[13] [14] [15] [16] [17]} ); saniyede metre ( m / s ), bir hız birimi; joule-saniye ( J⋅s ), bir eylem birimi ; coulomb ( C ), bir elektrik yükü birimi; Joule başına Kelvin ( J / K ), her ikisi de bir birim entropi ve ısı kapasitesi ; ters mol ( mol- ¹ ), madde miktarı ile temel varlıkların sayısı (atomlar, moleküller vb.) arasındaki bir dönüşüm sabitinin birimi ; ve watt başına lümen ( lm / W ), elektromanyetik radyasyon tarafından taşınan fiziksel güç ile aynı radyasyonun insanlarda görsel parlaklık algısı üretme yeteneği arasındaki bir dönüşüm sabiti birimi. Ayrıca, boyutsal analiz kullanılarak gösterilebilir, her tutarlı SI birimi (ister temel ister türetilmiş olsun), sabitleri tanımlayan SI birimlerinin güçlerinin benzersiz bir ürünü olarak yazılabilir (her tutarlı türetilmiş SI biriminin benzersiz bir ürün olarak yazılabileceği gerçeğine tam bir benzetme olarak) temel SI birimlerinin güçleri). Örneğin kilogram, kg = ( Hz ) ( J⋅s ) / ( m / s ) ² şeklinde yazılabilir . ^{[Not 34]} Dolayısıyla, kilogram üç tanımlayıcı sabit const ν _Cs , c ve h cinsinden tanımlanır çünkü bir yandan bu üç tanımlayıcı sabit sırasıyla Hz , m / s birimlerini tanımlar.ve J⋅s , ^{[Not 35]} , öte yandan kilogram bu üç birim, yani kg = ( Hz ) ( J⋅s ) / ( m / s ) ² cinsinden yazılabilir . ^{[Not 36]} Doğru, kilogramın pratikte nasıl gerçekleneceği sorusu, bu noktada hala açık olacaktır, ancak bu, joule'un pratikte nasıl gerçekten gerçekleştirileceği sorusundan gerçekten farklı değildir. prensip olarak sayaç, kilogram ve saniyenin pratik gerçekleştirmelerine ulaşıldığında bile açıktır.

SI'nın yeniden tanımlanmasının bir sonucu, temel birimler ile türetilmiş birimler arasındaki ayrımın prensipte gerekli olmamasıdır, çünkü herhangi bir birim doğrudan yedi tanımlayıcı sabitten inşa edilebilir. Bununla birlikte, bu ayrım, 'yararlı ve tarihsel olarak iyi kurulmuş olduğu için' ve ayrıca ISO / IEC 80000 serisi standartların ^{[Not 37]} zorunlu olarak karşılık gelen SI birimlerine sahip olan temel ve türetilmiş miktarları belirlediği için korunur . ^{[2] : 129}

Temel sabitleri diğer tanımlama yöntemlerine karşı belirtme [ düzenle ]

SI sistemini tanımlamanın mevcut yolu , birimlerin gerçekleştirmelerinin kavramsal olarak tanımlardan ayrıldığı, giderek daha soyut ve idealize edilmiş formülasyona doğru on yıllardır devam eden bir hareketin sonucudur . ^{[2] : 126}

Bunu bu şekilde yapmanın en büyük avantajı, bilim ve teknolojiler geliştikçe, üniteleri yeniden tanımlamaya gerek kalmadan yeni ve üstün gerçekleşmelerin tanıtılabilmesidir. ^{[Not 31]} Birimler artık 'doğanın kuantum yapısı ve teknik yeteneklerimiz tarafından nihai olarak sınırlanan, ancak tanımların kendisiyle sınırlı olmayan bir doğrulukla gerçekleştirilebilir. ^{[Not 32]} Tanımlayıcı sabitleri bir birime bağlayan geçerli herhangi bir fizik denklemi, birimi gerçekleştirmek için kullanılabilir, böylece teknoloji ilerledikçe artan doğrulukla yenilik için fırsatlar yaratır. ' ^{[2] : 122} Uygulamada, CIPM Danışma Komiteleri sözde " yanlış uygulama "(pratik teknikler), ^[12] , ünitelerin en iyi deneysel gerçekleştirmeleri olduğuna inanılanların açıklamalarıdır. ^[20]

Bu sistem, bu birimleri tanımlamak için birimlerin gerçekleştirilmesi olarak eserleri ( prototip olarak adlandırılır) kullanmanın kavramsal basitliğinden yoksundur : prototiplerle, tanım ve gerçekleştirme bir ve aynıdır. ^{[Not 38]} Bununla birlikte, artefaktları kullanmanın iki büyük dezavantajı vardır, teknolojik ve bilimsel olarak mümkün hale gelir gelmez, onları birimleri tanımlamak için bir araç olarak terk etmekle sonuçlanır. ^{[Not 42]} Büyük bir dezavantaj, eski eserlerin kaybolması, hasar görmesi, ^{[Not 44]} veya değiştirilebilmesidir. ^{[Not 45]} Diğeri ise bilim ve teknolojideki gelişmelerden büyük ölçüde yararlanamamasıdır. SI tarafından kullanılan son eser, Uluslararası Prototip Kilogramdı(IPK), belirli bir platin-iridyum silindiri ; 1889'dan 2019'a kadar kilogram, tanımı gereği IPK'nın kütlesine eşitti. Bir yandan stabilitesine ilişkin endişeler ve diğer yandan Planck sabiti ile Avogadro sabitinin hassas ölçümlerindeki ilerleme , temel birimlerin tanımının 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe girecek bir revizyonuna yol açtı. ^[27] Bu İlk resmi olarak tanımlanıp 1960 yılında kurulduğundan beri SI sistemindeki en büyük değişiklikti ve yukarıda açıklanan tanımlarla sonuçlandı. ^[28]

Geçmişte, bazı SI birimlerinin tanımlarına çeşitli başka yaklaşımlar da vardı. Biri, belirli bir maddenin belirli bir fiziksel durumundan yararlandı ( kelvin ^{[29] : 113-4} tanımında kullanılan suyun üçlü noktası ); diğerleri idealleştirilmiş deneysel reçetelere ^{[2] : 125} ( amperin ^{[29] : 113} eski SI tanımında ve kandela'nın ^{[29] : 115} eski SI tanımında (ilk olarak 1979'da yürürlüğe girmiştir) olduğu gibi) atıfta bulunmuştur .

Gelecekte, SI tarafından kullanılan tanımlama sabitleri seti, daha kararlı sabitler bulunduğunda veya diğer sabitlerin daha kesin olarak ölçülebildiği ortaya çıktıkça değiştirilebilir. ^{[Not 46]}

Tarih [ düzenle ]

SI'nın gelişimi için orijinal motivasyon, santimetre-gram-saniye (CGS) sistemleri (özellikle elektrostatik birimler ve elektromanyetik birimler sistemleri arasındaki tutarsızlık) içinde ortaya çıkan birimlerin çeşitliliği ve bunlar arasındaki koordinasyon eksikliğiydi. onları kullanan çeşitli disiplinler . Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (Fransızca: Conférence générale des poids et mesures - CGPM), tarafından kurulmuştur Metre Konvansiyonu 1875, yeni bir sistemin tanımlarını ve standartlarını oluşturmak ve ölçümlerin yazılması ve sunulmasına ilişkin kuralları standartlaştırmak için birçok uluslararası kuruluşu bir araya getirdi.

1889'da kabul edilen MKS birim sisteminin kullanımı, ticaret ve mühendislikte santimetre-gram-saniye birimler sistemini (CGS) başardı . Metre ve kilogram sistemi, şu anda uluslararası standart olarak hizmet veren Uluslararası Birimler Sisteminin (kısaltılmış SI) geliştirilmesinin temelini oluşturdu. Bu nedenle, CGS sisteminin standartları kademeli olarak MKS sisteminden eklenen metrik standartlarla değiştirildi. ^[30]

1901 yılında Giovanni Giorgi , Associazione elettrotecnica italiana  [ it ] 'ya (AEI) elektromanyetizma birimlerinden alınacak dördüncü bir ünite ile genişletilen bu sistemin uluslararası bir sistem olarak kullanılmasını önerdi . ^[31] Bu sistem, elektrik mühendisi George A. Campbell tarafından güçlü bir şekilde desteklendi . ^[32]

Uluslararası Sistem, 1948'de başlayan bir girişimin sonucu olarak, MKS birimlerine dayalı olarak 1960 yılında yayınlandı.

Kontrol yetkisi [ değiştir ]

SI, 1875 yılında Metre Konvansiyonu hükümleri altında kurulan üç uluslararası kuruluş tarafından düzenlenir ve sürekli olarak geliştirilir . Bunlar, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM ^{[Not 11]} ), Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi (CIPM ^{[Not 12]} ) ve Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu'dur (BIPM ^{[Not 14]} ). Nihai otorite, Üye Devletlerinin ^{[Not 48]} ölçüm bilimi ve ölçüm standartları ile ilgili konularda birlikte hareket ettiği bir genel kurul olan CGPM'ye aittir ; genellikle dört yılda bir toplanır. ^[33]CGPM, seçkin bilim adamlarından oluşan 18 kişilik bir komite olan CIPM'yi seçer. CIPM, belirli alanlarındaki dünyanın uzmanlarını bilimsel ve teknik konularda danışman olarak bir araya getiren bir dizi Danışma Komitelerinin tavsiyesine dayanarak çalışır. ^{[34] [Not 49]} Bu komitelerden biri , Uluslararası Birimler Sisteminin (SI) geliştirilmesi, SI broşürünün art arda basımlarının hazırlanmasından sorumlu olan Birimler Danışma Komitesi'dir (CCU) ve ölçü birimleriyle ilgili konularda CIPM'ye tavsiyeler. ^[35]Birimlerin ve SI'nın tanımlanmasıyla ilgili tüm yeni bilimsel ve teknolojik gelişmeleri ayrıntılı olarak değerlendiren CCU'dur. Uygulamada, SI'nın tanımı söz konusu olduğunda, CGPM, CIPM'nin tavsiyelerini resmi olarak onaylar ve bu da CCU'nun tavsiyelerini takip eder.

CCU'nun üyeleri şu şekildedir: ^{[36] [37]} CGPM Üye Devletlerinin ulusal standartları oluşturmakla görevli ulusal laboratuvarları; ^{[Not 50]} ilgili hükümetler arası kuruluşlar ve uluslararası kuruluşlar; ^{[Not 51]} uluslararası komisyonlar veya komiteler; ^{[Not 52]} bilimsel birlikler; ^{[Not 53]} kişisel üyeler; ^{[Not 54]} ve tüm Danışma Komitelerinin resen üyesi olarak BIPM Direktörü .

Birimlerle ilgili tüm kararlar ve tavsiyeler , BIPM tarafından yayınlanan ve periyodik olarak güncellenen The International System of Units (SI) ^{[2] [Not 13]} adlı bir broşürde toplanmıştır .

Birimler ve önekler [ düzenle ]

Uluslararası Birimler Sistemi, bir dizi temel birimden , türetilmiş birimlerden ve önekler olarak kullanılan bir dizi ondalık tabanlı çarpandan oluşur . ^{[29] : 103–106} Önekli birimler hariç ^{[Not 55]} , tutarlı birimlerle ifade edilen sayısal değerler arasındaki denklemlerin tam olarak sahip olacağı şekilde bir nicelikler sistemine dayanan tutarlı bir birimler sistemi oluşturur. Miktarlar arasındaki karşılık gelen denklemlerle sayısal faktörler dahil aynı biçim. Örneğin, 1 N = 1 kg × 1 m / s ² , bir Newton'un bir kütleyi hızlandırmak için gereken kuvvet olduğunu söyler .Karşılık gelen miktarlarla ilgili denklemle tutarlılık ilkesiyle ilişkili olarak saniyede bir metrede bir kilogram kare : F = m × a .

Türetilmiş birimler, tanım gereği temel miktarlar cinsinden ifade edilebilen ve dolayısıyla bağımsız olmayan türetilmiş miktarlara uygulanır; örneğin, elektriksel iletkenlik , elektrik direncinin tersidir , bunun sonucunda siemenler ohm'un tersidir ve benzer şekilde, ohm ve siemenler bir amper ve bir volt oranıyla değiştirilebilir, çünkü bu miktarlar bir birbirleriyle tanımlanmış ilişki. ^{[Not 56]} Diğer faydalı türetilmiş büyüklükler, SI birimlerinde m / s ² olarak tanımlanan ivme gibi SI sisteminde adlandırılmış birimleri olmayan türetilmiş birimler ve SI tabanı cinsinden belirtilebilir .

Temel birimler [ düzenle ]

SI temel birimleri sistemin yapı taşlarıdır ve diğer tüm birimler onlardan türetilmiştir.

Türetilmiş birimler [ düzenle ]

SI'daki türetilmiş birimler, temel birimlerin güçleri, ürünleri veya bölümleri tarafından oluşturulur ve potansiyel olarak sınırsızdır. ^{[29] : 103 [40] : 14,16} Türetilmiş birimler türetilmiş miktarlarla ilişkilidir; örneğin, hız , zaman ve uzunluğun temel miktarlarından türetilen bir niceliktir ve bu nedenle türetilen SI birimi saniyede metredir (sembol m / s). Türetilmiş birimlerin boyutları, temel birimlerin boyutları cinsinden ifade edilebilir.

Baz ve türetilmiş birimlerin kombinasyonları, diğer türetilmiş birimleri ifade etmek için kullanılabilir. Örneğin, SI birim kuvveti olan Newton , SI birimi (K) basınç bir Pascal (Pa) -ve paskal metre kare (N / m için bir newton olarak tanımlanabilir ² ). ^[43]

Ön ekler [ düzenle ]

Orijinal birimin katlarını ve alt çoğullarını üretmek için birim adlarına ön ekler eklenir . Bunların hepsi on'un tamsayı güçleridir ve yüzün üzerinde veya yüzüncünün altı, binin tamsayı güçleridir. Örneğin, kilo- O anlamına gelir bin bir katı ve binde binde bir çoklu temsil eder, bu yüzden metre bin milimetre ve kilometreye kadar bin metre mevcuttur. Ön ekler asla birleştirilmez, bu nedenle örneğin bir metrenin milyonda biri mikrometredir , milimilimetre değil. Kilogramın katları , gram temel birimmiş gibi adlandırılır, bu nedenle bir kilogramın milyonda biri , bir mikrokilogram değil , bir miligramdır . ^{[29] : 122 [44]: 14} Ön ekler SI temelinin ve türetilmiş birimlerin katlarını ve alt çarpımlarını oluşturmak için kullanıldığında, ortaya çıkan birimler artık tutarlı değildir. ^{[29] : 7}

BIPM, Uluslararası Birimler Sistemi (SI) için 20 ön ek belirtir:

SI ile kullanım için kabul edilen SI olmayan birimler [ düzenle ]

SI olmayan birçok birim bilimsel, teknik ve ticari literatürde kullanılmaya devam etmektedir. Bazı birimler tarih ve kültüre derinlemesine gömülüdür ve kullanımları tamamen SI alternatifleriyle değiştirilmemiştir. CIPM , SI ile kullanılmak üzere kabul edilen SI olmayan birimlerin bir listesini derleyerek bu tür gelenekleri tanıdı ve kabul etti : ^[29]

Bazı zaman birimleri, açı birimleri ve SI olmayan eski birimler uzun bir kullanım geçmişine sahiptir. Çoğu toplum, güneş gününü ve ondalık olmayan alt bölümlerini zamanın temeli olarak kullanmıştır ve ayak veya poundun aksine , bunlar nerede ölçülürse ölçülsün aynıydı. Radyan , varlık1/2πmatematiksel avantajları vardır, ancak nadiren navigasyon için kullanılır. Ayrıca, dünya çapında navigasyonda kullanılan birimler benzerdir. Ton , litre ve hektar 1879 yılında CGPM tarafından kabul edilen ve tek bir sembol verilmiş olan, SI birimleri ile birlikte kullanılabilecek birimler olarak muhafaza edilmiştir. Kataloglanan birimler aşağıda verilmiştir:

Bu birimler, kilovat saat (1 kW⋅h = 3,6 MJ) gibi ortak birimlerde SI birimleriyle birlikte kullanılır.

Metrik birimlerin genel kavramları [ düzenle ]

Başlangıçta tanımlandığı şekliyle metrik sistemin temel birimleri doğadaki ortak miktarları veya ilişkileri temsil ediyordu. Hâlâ varlar - modern, kesin olarak tanımlanmış miktarlar, tanım ve metodolojinin iyileştirmeleridir, ancak yine de aynı büyüklüktedir. Laboratuvar kesinliğinin gerekli olmadığı veya mevcut olmadığı veya tahminlerin yeterince iyi olduğu durumlarda, orijinal tanımlar yeterli olabilir. ^{[Not 57]}

• Bir saniye, 1 / 60'lık bir dakikadır, yani bir saatin 1 / 60'ı, yani bir günün 1 / 24'üdür, yani saniye, günde 1 / 86400'dür (60 tabanının kullanımı Babil zamanlarına kadar uzanır) ; ikincisi, yoğun bir nesnenin durma noktasından 4,9 metre serbestçe düşmesi için geçen süredir. ^{[Not 58]}
• Uzunluğu ekvator yakındır40 000 000  m (daha doğrusu40 075 014 .2 m ). ^[45] Aslında gezegenimizin boyutları, metrenin orijinal tanımında Fransız Akademisi tarafından kullanıldı. ^[46]
• Metre, 2 saniye periyodu olan bir sarkacın uzunluğuna yakındır ; ^{[Not 59]} çoğu yemek masası yaklaşık 0,75 metre yüksekliğindedir; ^[47] çok uzun bir insan (basketbol forvet) yaklaşık 2 metre boyundadır. ^[48]
• Kilogram, bir litre soğuk suyun kütlesidir; bir santimetre küp veya mililitre su bir gram kütleye sahiptir; bir 1-Euro para 7.5 g ağırlığında; ^[49] 1 dolarlık bir Sacagawea bozuk parası 8.1 g ağırlığındadır; ^[50] 50 sentlik bir İngiliz madeni para 8.0 gr ağırlığındadır. ^[51]
• Bir kandela, orta derecede parlak bir mumun veya 1 mum gücünün ışık yoğunluğuyla ilgilidir; 60 W tungsten filamanlı bir akkor ampulün ışık yoğunluğu yaklaşık 64 kandela. ^{[Not 60]}
• Bir maddenin bir mol kütlesi , gram birimi cinsinden ifade edilen moleküler kütlesi olan bir kütleye sahiptir ; bir mol karbonun kütlesi 12.0 g ve bir mol sofra tuzunun kütlesi 58.4 g'dır.
• Tüm gazlar, sıvılaştırma ve katılaşma noktalarından uzakta belirli bir sıcaklıkta ve basınçta mol başına aynı hacme sahip olduğundan (bkz. Perfect gas ) ve hava yaklaşık 1/5 oksijen (moleküler kütle 32) ve 4/5 nitrojen (moleküler kütle) 28), havaya göre mükemmele yakın herhangi bir gazın yoğunluğu, moleküler kütlesini 29'a bölerek iyi bir yaklaşımla elde edilebilir (çünkü 4/5 × 28 + 1/5 × 32 = 28.8 ≈ 29). Örneğin, karbon monoksit (moleküler kütle 28) neredeyse hava ile aynı yoğunluğa sahiptir.
• Bir kelvinlik sıcaklık farkı, bir Santigrat derece ile aynıdır: Deniz seviyesinde suyun donma ve kaynama noktaları arasındaki sıcaklık farkının 1 / 100'ü; Kelvin cinsinden mutlak sıcaklık, derece Celsius cinsinden sıcaklık artı yaklaşık 273'tür; insan vücut sıcaklığı yaklaşık 37 ° C veya 310 K'dır.
• 120 V (ABD şebeke voltajı) değerine sahip 60 W akkor ampul bu voltajda 0,5 A tüketir. 240 V (Avrupa ana voltajı) değerinde 60 W'lık bir ampul bu voltajda 0,25 A tüketir. ^{[Not 61]}

Sözcük bilgisi kuralları [ değiştir ]

Birim adları [ düzenle ]

SI birimlerinin sembollerinin, kullanılan dilden bağımsız olarak aynı olması amaçlanmıştır, ^{[29] : 130-135} ancak adlar sıradan isimlerdir ve karakter setini kullanır ve ilgili dilin gramer kurallarına uyar. Birim adları, yaygın isimlerle ilişkili gramer kurallarına uyar : İngilizce ve Fransızca'da, birim bir kişinin adıyla adlandırıldığında ve sembolü büyük harfle başladığında bile, küçük harfle (örneğin, newton, hertz, pascal) başlarlar. . ^{[29] : 148} Bu aynı zamanda "Santigrat derece" için de geçerlidir, çünkü "derece" birimin başlangıcıdır. ^{[53] [54]} Tek istisna cümlelerin başında ve başlıklar ile yayın başlıklarıdır. ^{[29] : 148} , belirli SI birimleri için farklıdır İngilizce yazım: ABD ingilizce yazım kullanan deka- , metre ve litre iken, Uluslararası İngilizce kullanımları on kez , metre ve litre .

Birim sembolleri ve miktarların değerleri [ düzenle ]

Birim adlarının yazımı dile özgü olsa da, birim simgelerinin ve miktarların değerlerinin yazılması tüm dillerde tutarlıdır ve bu nedenle SI Broşürünün bunları yazmayla ilgili belirli kuralları vardır. ^{[29] : 130-135} Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ^[55] tarafından hazırlanan kılavuz , Amerikan İngilizcesi açısından SI Broşürü tarafından açık bırakılan, ancak aksi takdirde SI ile aynı olan dile özgü alanları açıklar. Broşür. ^[56]

Genel kurallar [ düzenle ]

SI birimlerinin ve miktarlarının yazılmasına ilişkin genel kurallar ^{[Not 62]} , elle yazılmış veya otomatikleştirilmiş bir işlem kullanılarak üretilmiş metinler için geçerlidir:

• Bir miktarın değeri bir sayı olarak yazılır, ardından bir boşluk (çarpma işaretini temsil eder) ve bir birim sembolü gelir; örneğin 2,21 kg,7,3 × 10 ²  m ² , 22 K. Bu kural açıkça yüzde işareti (%) ^{[29] : 134} ve Santigrat derece (° C) sembolünü içerir. ^{[29] : 133} İstisnalar, aradaki boşluk olmadan numaranın hemen arkasına yerleştirilen düzlem açısal dereceleri, dakikaları ve saniyeleri (sırasıyla °, ′ ve ″) simgeleridir.
• Semboller, kısaltmalar değil matematiksel varlıklardır ve bu nedenle, dilbilgisi kuralları bir cümlenin sonunu belirtmek gibi başka bir nedenle birbirini gerektirmedikçe, ek bir nokta / nokta (.) İçermez.
• Önek, birimin bir parçasıdır ve sembolü, ayırıcısı olmayan bir birim sembolünün önüne eklenmiştir (örneğin, km cinsinden k, MPa olarak M, GHz cinsinden G, μg cinsinden μg). Bileşik öneklere izin verilmez. Önekli bir birim, ifadelerde atomiktir (örneğin, km ² , (km) ^2'ye eşdeğerdir ).
• Birim sembolleri, çevreleyen metinde kullanılan türden bağımsız olarak latin (dik) yazı kullanılarak yazılır.
• Çarpma ile oluşturulan türetilmiş birimler için semboller, bir merkez nokta (⋅) veya bölünmeyen bir boşlukla birleştirilir; örneğin, N⋅m veya N m.
• Bölme ile oluşturulan türetilmiş birimlerin sembolleri bir solidus (/) ile birleştirilir veya negatif üs olarak verilir . Örneğin, "saniyedeki metre" m / s, m s ⁻¹ , m⋅s ⁻¹ veyam/s. Belirsizlikleri gidermek için parantezler olmadan verilen bir ifadede bir solidus birden fazla kullanılmamalıdır; örneğin, kg / (m⋅s ² ) ve kg⋅m ⁻¹ ⋅s ⁻² kabul edilebilir, ancak kg / m / s ² belirsiz ve kabul edilemez.

• Yazılmış bir kişinin adından türetilmiş birimler için sembollerin ilk harf harf ; aksi takdirde küçük harfle yazılırlar . Örneğin, basınç birimi Blaise Pascal'dan sonra adlandırılır , bu nedenle sembolü "Pa" olarak yazılır, ancak mol için sembol "mol" olarak yazılır. Bu nedenle, "T", manyetik alan gücünün bir ölçüsü olan tesla'nın sembolü ve "t" , bir kütle ölçüsü olan tonun sembolüdür . 1979'dan beri litrebüyük harf "L" veya küçük harf "l" kullanılarak istisnai olarak yazılabilir, bu karar, küçük harf "l" ile "1" rakamı arasındaki benzerlikten kaynaklanan bir karar, özellikle belirli yazı karakterleri veya İngilizce tarzı el yazısıyla. Amerikan NIST, Amerika Birleşik Devletleri'nde "l" yerine "L" kullanılmasını önermektedir.
• Sembollerin çoğul bir şekli yoktur, örneğin 25 kg, ancak 25 kg.
• Büyük ve küçük harf önekleri birbirinin yerine kullanılamaz. Örneğin, 1 mW ve 1 MW miktarları iki farklı miktarı (miliwatt ve megawatt) temsil eder.
• Ondalık işaretleyicinin sembolü , çizgi üzerinde bir nokta veya virgüldür . Uygulamada, ondalık nokta İngilizce konuşulan ülkelerin çoğunda ve Asya'nın çoğunda ve virgül Latin Amerika'nın çoğunda ve kıta Avrupa ülkelerinde kullanılır . ^[57]
• Boşluklar binlik ayırıcı olarak kullanılmalıdır (1 000 000 ), virgüllerin veya noktaların (1.000.000 veya 1.000.000) aksine, farklı ülkelerde bu formlar arasındaki farklılıklardan kaynaklanan karışıklığı azaltmak için.
• Bir sayının içinde, bir bileşik birimin içinde veya sayı ile birim arasında herhangi bir satır kopmasından kaçınılmalıdır. Bunun mümkün olmadığı yerlerde, satır sonları binlik ayırıcılarla çakışmalıdır.
• "Milyar" ve "trilyon" değeri Çünkü diller arasında değişir , boyutsuz terimleri "ppb" (parts per milyar ) ve "ppt" (parts per trilyon ) kaçınılmalıdır. SI Broşürü alternatifler önermemektedir.

SI sembollerini yazdırma [ düzenle ]

Miktarların ve birimlerin yazdırılmasını kapsayan kurallar, ISO 80000-1: 2009'un bir parçasıdır. ^[58]

Baskı makineleri , kelime işlemciler , daktilolar ve benzerleri kullanılarak metnin üretilmesi ile ilgili olarak başka kurallar ^{[Not 62]} belirlenmiştir .

Uluslararası Miktarlar Sistemi [ değiştir ]

SI birimlerinin tanımlandığı bağlamı sağlayan miktarlar ve denklemler artık Uluslararası Miktarlar Sistemi (ISQ) olarak anılmaktadır . ISQ, SI'nın yedi temel biriminin her birinin altında yatan miktarlara dayanır . Alan , basınç ve elektrik direnci gibi diğer nicelikler, bu temel niceliklerden, açık çelişkili olmayan denklemlerle türetilir. ISQ, SI birimleriyle ölçülen miktarları tanımlar. ^[60] ISQ, kısmen ISO 80000-1'in yayınlanmasıyla 2009 yılında tamamlanan uluslararası ISO / IEC 80000 standardında resmileştirilmiştir ,^[61] ve büyük ölçüde 2019-2020'de revize edildi ve geri kalanı gözden geçiriliyor.

Birimlerin gerçekleştirilmesi [ değiştir ]

Metrologlar, bir birimin tanımı ve gerçekleştirilmesi arasında dikkatlice ayrım yaparlar. SI'nın her bir temel biriminin tanımı, benzersiz olacak ve en doğru ve tekrarlanabilir ölçümlerin yapılabileceği sağlam bir teorik temel sağlayacak şekilde düzenlenmiştir. Bir birimin tanımının gerçekleştirilmesi, tanımın birimle aynı türden bir miktarın değerini ve ilişkili belirsizliğini belirlemek için kullanılabileceği prosedürdür. Baz ünitelerin mise en pratique ^{[Not 64]} açıklaması SI Broşürünün elektronik ekinde verilmiştir. ^{[63] [29] : 168–169}

Yayınlanan mise en pratique , bir temel birimin belirlenmesinin tek yolu değildir: SI Broşürü, "herhangi bir SI birimini gerçekleştirmek için fizik yasalarıyla tutarlı herhangi bir yöntemin kullanılabileceğini" belirtir. ^{[29] : 111} Mevcut (2016) , temel birimlerin tanımlarını elden geçirme uygulamasında, CIPM'nin çeşitli danışma komiteleri , her bir birimin değerini belirlemek için birden fazla pratik geliştirilmesini gerekli kılmıştır . ^[64] Özellikle:

• En az üç ayrı deney göreli olan değerler elde gerçekleştirilebilir standart belirsizliği tespitinde kilogram fazla no5 × 10 ⁻⁸ ve bu değerlerden en az biri ^şundan daha iyi olmalıdır:2 × 10 ⁻⁸ . Hem Kibble dengesi hem de Avogadro projesi deneylere dahil edilmeli ve bunlar arasındaki herhangi bir fark uzlaştırılmalıdır. ^{[65] [66]}
• Tüm Kelvin tespit edilmektedir, nispi belirsizlik Boltzmann sabiti akustik gaz olarak, iki temel olarak farklı yöntemlerle elde termometre ve bir bölümünde daha iyi termometre dielektrik sabiti gaz10 ⁻⁶ ve bu değerlerin diğer ölçümlerle doğrulanması. ^[67]

SI'nın Evrimi [ değiştir ]

SI'daki Değişiklikler [ düzenle ]

Ağırlıklar ve Ölçüler Uluslararası Büro (bıpm) "metrik sistemin çağdaş formu" olarak SI tanımladı. ^{[29] : 95} Değişen teknoloji, iki ana diziyi takip eden tanımların ve standartların evrimleşmesine yol açtı - SI'nın kendisinde değişiklikler ve SI'nın bir parçası olmayan ancak yine de hala kullanılan ölçü birimlerinin nasıl kullanılacağına dair açıklama dünya çapında bir temel.

1960'tan beri CGPM, kimya ve radyometri başta olmak üzere belirli alanların ihtiyaçlarını karşılamak için SI'da bir dizi değişiklik yaptı. Bunlar çoğunlukla adlandırılmış türetilmiş birimler listesine eklemelerdir ve bir madde miktarı için mol (sembol mol), basınç için paskal (sembol Pa) , elektrik iletkenliği için siemenler (sembol S), bekquerel (sembol Bq ) " bir radyonüklide atıfta bulunulan aktivite " için, iyonlaştırıcı radyasyon için gri (sembol Gy) , doz eşdeğer radyasyon birimi olarak sievert (sembol Sv) ve katalitik aktivite için katal (kat sembolü). ^{[29] : 156 [68] [29] : 156 [29] : 158 [29] : 159 [29] : 165}

Tanımlanan ön eklerin aralığı pico- (10 ⁻¹² ) ila tera- (10 ¹² ), 10 ⁻²⁴ ila 10 ^24'e genişletildi . ^{[29] : 152 [29] : 158 [29] : 164}

Kripton 86 atomunun belirli bir emisyonunun dalga boyları cinsinden standart metrenin 1960 tanımı, ışığın vakumda tam olarak kat ettiği mesafe ile değiştirildi. 1/299 792 458 ikincisi, ışık hızının artık doğanın tam olarak belirlenmiş bir sabiti olması için.

Sözlükbilimsel belirsizlikleri hafifletmek için gösterim kurallarında da birkaç değişiklik yapılmıştır. Royal Society tarafından 2009 yılında yayınlanan CSIRO himayesi altında yapılan bir analiz , bu hedefin gerçekleştirilmesini evrensel sıfır belirsizlik makine okunabilirliği noktasına kadar tamamlama fırsatlarına işaret etti. ^[69]

2019 yeniden tanımlamaları [ düzenle ]

2019 yeniden tanımında kesin sayısal değerler atanan yedi fiziksel sabit üzerindeki SI temel birimlerinin ters bağımlılıkları . Önceki tanımlardan farklı olarak, temel birimler tamamen doğanın sabitlerinden türetilmiştir. Oklar, tipik bağımlılık grafiklerine kıyasla ters yönde gösterilir , yani bu çizelgede ortalamalar bağlıdır .${\ displaystyle a \ rightarrow b}$${\ displaystyle b}$${\ displaystyle a}$

Sayaç 1960 yılında yeniden tanımlandıktan sonra, Uluslararası Kilogram Prototipi (IPK), temel birimlerin (doğrudan kilogram ve dolaylı olarak amper, mol ve kandela) tanımlarına bağlı olduğu ve bu birimleri periyodik hale getiren tek fiziksel yapıtı. ulusal standart kilogramların IPK ile karşılaştırılması. ^[70] Kilogramın Ulusal Prototiplerinin 2. ve 3. Periyodik Doğrulaması sırasında, IPK kütlesi ile dünya çapında saklanan tüm resmi kopyaları arasında önemli bir farklılık meydana geldi: kopyaların tümü, IPK. Olağanüstü doğrulamalar sırasında2014 yılında yapılan metrik standartların yeniden tanımlanmasına yönelik hazırlıkların devam ettiği anlaşmazlık teyit edilmedi. Bununla birlikte, fiziksel bir IPK'nın kalıntı ve indirgenemez istikrarsızlığı, tüm metrik sistemin küçük (atomik) ve büyük (astrofiziksel) ölçeklerden hassas ölçüme kadar güvenilirliğini baltaladı.

Şu şekilde bir teklif yapıldı:

• Işık hızına ek olarak, doğanın dört sabiti - Planck sabiti , bir temel yük , Boltzmann sabiti ve Avogadro sayısı - kesin değerlere sahip olacak şekilde tanımlanmalıdır.
• Uluslararası Kilogram Prototipi kullanımdan kaldırılacak
• Mevcut kilogram, amper, kelvin ve mol tanımları revize edilecek
• Temel birim tanımlarının ifadesi, vurguyu açık birimden açık sabit tanımlara değiştirmelidir.

Yeni tanımlar 26. CGPM'de 16 Kasım 2018'de kabul edildi ve 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe girdi. ^[71] Değişiklik, Avrupa Birliği tarafından 2019/1258 sayılı Direktif (AB) ile kabul edildi. ^[72]

Tarih [ düzenle ]

Birimlerin doğaçlaması [ değiştir ]

SI haline gelen metrik sistemin birimleri ve birim büyüklükleri, 18. yüzyılın ortalarından itibaren günlük fiziksel niceliklerden parça parça doğaçlama yapıldı. Ancak daha sonra ortogonal tutarlı bir ondalık ölçüm sistemine biçimlendirildiler.

Sıcaklık birimi olarak derece santigrat, İsveçli gökbilimci Anders Celsius tarafından 1742'de tasarlanan ölçekten kaynaklandı. Ölçeği, sezgisel olarak 100'ü suyun donma noktası ve 0'ı kaynama noktası olarak belirledi. 1743'te Fransız fizikçi Jean-Pierre Christin bağımsız olarak suyun donma noktası 0 ve kaynama noktası 100 olan bir ölçek tanımladı. Ölçek, santi derece veya 100 dereceli sıcaklık, ölçek olarak bilinir hale geldi.

Metrik sistem, 1791'den itibaren Fransız Bilimler Akademisi'nin birleşik ve rasyonel bir ölçüm sistemi oluşturmak için görevlendirilen bir komitesi tarafından geliştirildi . ^[74] Önde gelen Fransız bilim adamlarını içeren grup, ^{[75] : 89} uzunluk, hacim ve kütle ilişkilendirmek için İngiliz din adamı John Wilkins tarafından 1668'de ^{[76] [77]} önerilen aynı ilkeleri kullandı ve Uzunluk tanımının temeli olarak Dünya'nın meridyenini kullanma kavramı , ilk olarak 1670'de Fransız başrahip Mouton tarafından önerildi . ^{[78] [79]}

Mart 1791'de, Meclis, Paris'ten geçen Dünya meridyeninin çeyreğinin uzunluğunun 1 / 10.000.000'i olarak tanımlanan metre dahil olmak üzere yeni ondalık ölçüm sistemi için komitenin önerdiği ilkeleri kabul etti ve tam olarak uzunluğunu belirlemek için bir anket yetkisi verdi. meridyen. Temmuz 1792'de komite uzunluk, alan, kapasite ve kütle birimleri için sırasıyla metre , are , litre ve mezar adlarını önerdi . Komite ayrıca, bu birimlerin katlarının ve alt çoğullarının , yüzde biri için centi ve bin için kilo gibi ondalık tabanlı öneklerle gösterilmesini önerdi . ^{[80] : 82}

Daha sonra, metrik sistemin, Latince benimsenmesi sürecinde gramme ve kilogram , eski il terimler yerini gravet (1/1000 mezar ) ve vahim . Haziran 1799'da meridyen araştırmasının sonuçlarına göre, standart mètre des Archives ve kilogram des Archives Fransız Ulusal Arşivlerinde saklandı . Daha sonra, o yıl, metrik sistem Fransa'da yasa ile kabul edildi. ^{[86] [87]} Fransız sistemi popüler olmaması nedeniyle kısa ömürlü oldu. Napolyon bununla alay etti ve 1812'de bir değiştirme sistemi başlattı, mesures usuelles veya eski birimlerin çoğunu geri yükleyen, ancak metrik sistem açısından yeniden tanımlanan "geleneksel önlemler".

19. yüzyılın ilk yarısında, temel birimlerin tercih edilen katlarının seçiminde çok az tutarlılık vardı: tipik olarak myriametre (10 000  metre) ise kilogram (hem Fransa ve Almanya bölgelerinde yaygın kullanımda olduğuMyriagram yerine 1000 gram) kütle için kullanıldı. ^[73]

1832'de, Wilhelm Weber'in yardım ettiği Alman matematikçi Carl Friedrich Gauss , milimetre, gram ve saniye cinsinden Dünya'nın manyetik alanını alıntıladığında ikinciyi örtük bir temel birim olarak tanımladı. ^[81] Bundan önce, Dünya'nın manyetik alanının gücü yalnızca göreli terimlerle tanımlanmıştı . Gauss tarafından kullanılan teknik eşit idi tork yerçekimi altında eşdeğer sisteminde neden olduğu tork, dünyanın manyetik alan tarafından bir kütleye sahip olan bir asma mıknatıs üzerinde indüklenen. Ortaya çıkan hesaplamalar, manyetik alana kütle, uzunluk ve zamana dayalı boyutlar atamasını sağladı. ^{[Not 65] [88]}

Aydınlık bir birim gibi bir mum ilk olarak saf tarafından üretilen ışık gibi bunlara bir 1860 İngilizce hakları ile tanımlandı ispermeçet tartım mum ¹ / ₆ pound (76 gram) ve belirli bir hızda yanma. Sperm balinalarının kafalarında bulunan mumsu bir madde olan Spermaceti, bir zamanlar yüksek kaliteli mumlar yapmak için kullanılıyordu. Bu sırada Fransız ışık standardı, bir Carcel gaz lambasından gelen aydınlatmaya dayanıyordu . Birim, saf kolza tohumu yağını belirli bir hızda yakan bir lambadan çıkan aydınlatma olarak tanımlandı. On standart mumun bir Carcel lambasına eşit olduğu kabul edildi.

Sayaç Sözleşmesi [ düzenle ]

Metrolojide uluslararası işbirliği için Fransızlardan esinlenen bir girişim , 1875 yılında Metre Anlaşması olarak da adlandırılan Metre Sözleşmesinin 17 ülke tarafından imzalanmasına yol açtı . ^{[Note 66] [75] : 353–354} Başlangıçta konvansiyon yalnızca sayaç ve kilogram için standartları kapsıyordu. 1921'de, Metre Konvansiyonu amper ve diğerleri dahil olmak üzere tüm fiziksel birimleri içerecek şekilde genişletildi ve böylece CGPM'nin metrik sistemin kullanım şeklindeki tutarsızlıkları ele almasına olanak sağladı. ^{[82] [29] : 96}

Her biri% 90 platin -% 10 iridyum alaşımından yapılmış 30 metre prototipi ve 40 kilogram prototipi ^{[Not 67]} İngiliz metalurji uzmanlık firması ^(kim?) Tarafından üretildi ve CGPM tarafından kabul edildi. Her birinden biri rasgele seçilerek sırasıyla mètre des Archives ve kilogram des Archives'ın yerini alan Uluslararası prototip ölçer ve Uluslararası prototip kilogram oldu . Her üye devlet, o ülke için ulusal prototip olarak hizmet vermek üzere kalan prototiplerden her birine hak kazandı. ^[89]

Antlaşma ayrıca uluslararası ölçüm standartlarının korunmasını denetlemek için bir dizi uluslararası kuruluş kurdu: ^{[90] [91]}

CGS ve MKS sistemleri [ değiştir ]

1860'larda James Clerk Maxwell , William Thomson (daha sonra Lord Kelvin) ve İngiliz Bilim İlerleme Derneği'nin himayesinde çalışan diğerleri , Gauss'un çalışmaları üzerine inşa edilmiş ve temel birimlerle uyumlu bir birimler sistemi kavramını resmileştirmiş ve türetilmiştir. birimler christened c.g.s. tutarlılık ilkesi başarılı bir şekilde dahil olmak üzere, KKS göre ölçü birimleri sayısını tanımlamak için kullanılmıştır 1874 yılında erg için enerji , din için kuvvet , barye için basınç , duruş içinDinamik viskozite ve Stokes için kinematik viskozite . ^[84]

1879'da CIPM, uzunluk, alan, hacim ve kütle için sembollerin yazılması için öneriler yayınladı, ancak diğer miktarlar için öneriler yayınlamak kendi alanının dışındaydı. Yaklaşık 1900'lerden itibaren, "mikrometre" veya "mikron" için "μ" (mu), "mikrolitre" için "λ" (lambda) ve "mikrogram" için "γ" (gama) sembollerini kullanan fizikçiler başladı. "μm", "μL" ve "μg" sembollerini kullanmak için. ^[92]

19. yüzyılın sonlarında, elektriksel ölçümler için üç farklı ölçü birimi sistemi vardı: Gauss veya ESU sistemi olarak da bilinen elektrostatik birimler için CGS tabanlı bir sistem, elektromekanik birimler (EMU) için CGS tabanlı bir sistem ve Metre Konvansiyonu tarafından tanımlanan birimlere dayalı uluslararası sistem. Elektrik dağıtım sistemleri için ^[93] . Elektrik birimlerini boyutsal analiz kullanarak uzunluk, kütle ve zaman açısından çözümleme girişimleri zorluklarla karşılaştı - boyutlar ESU veya EMU sistemlerini kullanıp kullanmadığına bağlıydı. ^[85] Bu anormallik 1901'de Giovanni Giorgi'ninmevcut üç temel birimin yanında dördüncü bir temel birim kullanmayı savunduğu bir makale yayınladı. Dördüncü birim elektrik akımı , voltaj veya elektrik direnci olarak seçilebilir . ^[94] Temel birim olarak amper adı verilen elektrik akımı seçildi ve diğer elektriksel büyüklükler fizik kanunlarına göre türetildi. Bu, MKS birim sisteminin temeli oldu.

19. ve 20. yüzyıllarda, örneğin, ikinci uyumlu olmayan gram / kg, santimetre / metre göre ölçü birimleri, ve bir dizi Pferdestärke için (metrik beygir gücü) güç , ^{[95] [Not 68]} darcy için geçirgenlik ^[96] ve " milimetre civa için" barometrik ve kan basıncı gelişmiş ya da dahil, bazıları çoğaltılmıştır standart yerçekimi kendi tanımlarında. ^{[Not 69]}

İkinci Dünya Savaşı'nın sonunda , dünya çapında bir dizi farklı ölçüm sistemi kullanılıyordu. Bu sistemlerden bazıları metrik sistem varyasyonlarıydı; diğerleri , ABD alışılmış sistemi ve İngiltere ve Britanya İmparatorluğu'nun İmparatorluk sistemi gibi alışılmış ölçü sistemlerine dayanıyordu .

Birimlerin Pratik sistemi [ değiştir ]

1948'de 9. CGPM, bilimsel, teknik ve eğitim topluluklarının ölçüm ihtiyaçlarını değerlendirmek ve "Metre Sözleşmesine uyan tüm ülkeler tarafından benimsenmesine uygun, tek bir pratik ölçüm birimleri sistemi için önerilerde bulunmak" için bir çalışma başlattı. . ^[97] Bu çalışma belgesi Pratik ölçü birimleri sistemiydi . Bu çalışmaya dayanarak, 1954'teki 10. CGPM, MKS sistem kütlesi, uzunluk ve zaman birimleri ile Giorgi'nin mevcut birimine ek olarak, sıcaklık ve optik radyasyon birimlerini içeren altı temel birimden türetilen uluslararası bir sistemi tanımladı . Altı temel birim tavsiye edildi: metre, kilogram, saniye, amper, Kelvin derecesi ve kandela.

9. CGPM, artık bilindiği şekliyle kuralların temeli belirlendiğinde, metrik sistemde sembollerin yazılması için ilk resmi tavsiyeyi de onayladı. ^[98] Bu kurallar daha sonra genişletildi ve şimdi birim sembolleri ve adları, önek sembolleri ve adları, miktar sembollerinin nasıl yazılması ve kullanılması gerektiğini ve miktar değerlerinin nasıl ifade edilmesi gerektiğini kapsıyor. ^{[29] : 104.130}

SI'nın Doğuşu [ değiştir ]

1960 yılında 11. CGPM, 12 yıllık çalışmanın sonuçlarını 16 kararlık bir sette sentezledi. Sisteme, Fransız adı Le Système International d'Unités'ten kısaltılmış SI olan Uluslararası Birimler Sistemi adı verildi . ^{[29] : 110 [99]}

Tarihsel tanımlar [ düzenle ]

Zaman Maxwell kütle, uzunluk ve zaman: İlk tutarlı bir sistemin kavramını, baz birim olarak kullanılabilir üç miktarları tespit edilmiştir. Giorgi daha sonra, SI için elektrik akımı biriminin seçildiği bir elektrikli taban ünitesine olan ihtiyacı belirledi. Diğer üç temel birim (sıcaklık, madde miktarı ve ışık yoğunluğu için) daha sonra eklenmiştir.

İlk metrik sistemler, bir ağırlık birimini temel birim olarak tanımlarken, SI benzer bir kütle birimini tanımlar. Günlük kullanımda bunlar çoğunlukla birbirinin yerine kullanılabilir, ancak bilimsel bağlamlarda fark önemlidir. Kütle, kesinlikle eylemsizlik kütlesi, bir miktar maddeyi temsil eder. Bir cismin ivmesini Newton yasası aracılığıyla uygulanan kuvvetle ilişkilendirir , F = m × a : kuvvet, kütle çarpı ivme eşittir. 1 N (Newton) bir kuvvet 1 m hızlandırmak 1 kg'lık bir kütleye uygulanan / s ². Bu, nesne uzayda veya bir yerçekimi alanında, örneğin Dünya'nın yüzeyinde yüzüyor olsun, doğrudur. Ağırlık, bir kütleçekim alanı tarafından bir cisme uygulanan kuvvettir ve dolayısıyla ağırlığı, yerçekimi alanının gücüne bağlıdır. Dünya yüzeyindeki 1 kg'lık bir kütlenin ağırlığı m × g ; kütle çarpı yerçekimine bağlı ivmenin, Dünya yüzeyinde 9.81 newton ve Mars yüzeyinde yaklaşık 3.5 newton olmasıdır. Yerçekimine bağlı ivme yerel olduğundan ve Dünya'daki konuma ve yüksekliğe göre değiştiğinden, ağırlık bir cismin bir özelliğinin hassas ölçümleri için uygun değildir ve bu, bir ağırlık birimini temel birim olarak uygunsuz hale getirir.

SI tarafından tanınmayan metrik birimler [ düzenle ]

Terim olmasına rağmen metrik sistem genellikle Uluslararası Birim Sistemi, gayrı alternatif isim olarak kullanılır ^[103] diğer metrik sistemler geçmişte yaygın kullanımda olan ve hatta hala belirli alanlarda kullanılmaktadır bazıları, mevcuttur. Herhangi bir birim sisteminin dışında var olan sverdrup gibi ayrı ayrı metrik birimler de vardır . Diğer metrik sistemlerin çoğu birimi SI tarafından tanınmaz. ^{[Not 72] [Not 74]}

İşte bazı örnekler. Santimetre gram ikinci (CGS) sistemi baskın metrik sistem olduğu fiziksel bilimler ve elektrik mühendisliği en az 1960'lara kadar 1860 arasında ve bazı alanlarda kullanımı halen devam etmektedir. Bu tür SI farkına varılmamış olduğu gibi birimleri içeren gal , din , erg , barye onun vb, mekanik sektör, hem de duruş ve Stokes akışkan dinamiği. Elektrik ve manyetizmadaki miktarlar için birimler söz konusu olduğunda, CGS sisteminin birkaç versiyonu vardır. Bunlardan ikisi eski: CGS elektrostatik(SI tarafından tanınmayan statcoulomb , statvolt , statampere vb. Birimleriyle 'CGS-ESU' ) ve CGS elektromanyetik sistemi ('CGS-EMU', abampere , abcoulomb , oersted , maxwell , abhenry , gilbert vb. ). ^{[Not 75]} Bu iki sistemin bir 'karışımı' hala popülerdir ve Gauss sistemi olarak bilinir ( gauss'u CGS-EMU birimi için özel bir ad olarak santimetre kare başına maxwell içerir). ^{[Not 76]}

Mühendislikte (elektrik mühendisliği dışında), daha önce SI tarafından tanınmayan birimleri kilogram-kuvvet (kilopond), teknik atmosfer , metrik beygir gücü vb. İçeren yerçekimsel metrik sistemi kullanma konusunda uzun bir gelenek vardı. Metre – ton – saniye Sovyetler Birliği'nde 1933'ten 1955'e kadar kullanılan (mts) sistemi, sthène , pièze , vb. gibi SI tarafından tanınmayan birimlere sahipti . Diğer SI tarafından tanınmayan metrik birim grupları, iyonlaştırıcı radyasyonla ilgili çeşitli miras ve CGS birimleridir ( rutherford , merak , röntgen , rad ,rem ve benzeri), radyometri ( Langley , Jansky ), fotometri ( ışık birimi , NOx , Stilb , sirke , metre mum, ^{[107] : 17} Lambert , apostilb , skot , Brill , troland , Talbot , mum , mum ), termodinamik ( kalori ) ve spektroskopi ( karşılıklı santimetre ).

Angström hala çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Halihazırda belirtilen kategorilerden hiçbirine uymayan diğer bazı SI tarafından tanınmayan metrik birimler şunlardır , bar , barn , fermi , gradian (gon, grad veya grade) , metrik karat , mikron , milimetre cıva , torr , milimetre (veya santimetre ya da metre) su , millimicron , mho , stere , x birimi , y (kütle birimi) , γ(manyetik akı yoğunluğu birimi) ve λ (hacim birimi) . ^{[108] : 20–21} Bazı durumlarda, SI tarafından tanınmayan metrik birimler, bir metrik önek ile tutarlı bir SI biriminin birleştirilmesiyle oluşturulmuş eşdeğer SI birimlerine sahiptir . Örneğin,1  γ (manyetik akı yoğunluğu birimi) =1 nT ,1 Gal =1 cm⋅s ^-2 ,1 barye =1.  desi pascal vb (ilişkili bir grup yazışmaları olan ^{[Not 75]} gibi1 abamper ≘1  deka amper ,1 abhenry ≘1  nano henry , vb. ^{[Not 77]} ). Bazen bu bir metrik önek meselesi bile değildir: SI tarafından tanınmayan birim, SI'nın özel adı ve sembolü tanımaması haricinde, SI uyumlu birim ile tamamen aynı olabilir. Örneğin nit , metrekare başına SI birimi kandela için SI tarafından tanınmayan bir addır ve talbot, SI birimi lümen saniye için SI tarafından tanınmayan bir addır . Sıklıkla, SI olmayan bir metrik birim, on faktörün üssü aracılığıyla bir SI birimiyle ilişkilidir, ancak metrik öneki olan bir birimle ilişkilendirilmez, örneğin1 dyn =10 ⁻⁵  newton ,1 Å =10 ^-10  m , vb (ve tekabül ^{[Not 75]} gibi1 gauss ≘10 ⁻⁴  tesla ). Son olarak, SI birimlerine dönüştürme faktörleri on'un üssü olmayan metrik birimler vardır, örneğin1 kalori =4.184  joule ve1 kilogram-kuvvet =9.806 650  newton . SI tarafından tanınmayan bazı metrik birimler, örneğin kalori (beslenmede), rem (ABD'de), jansky ( radyo astronomisinde ), karşılıklı santimetre (spektroskopide), gauss (endüstride) ve CGS-Gauss birimleri ^{[Not 76]} daha genel olarak (fiziğin bazı alt alanlarında), metrik beygir gücü (motor gücü için, Avrupa'da), kilogram-kuvvet (Çin'de ve bazen Avrupa'da roket motoru itme kuvveti için), vb. Sthène ve rutherford gibi diğerleri artık nadiren kullanılmaktadır.