Uluslararası Birimler Sistemi

2019 itibariyle metrik (SI), emperyal ve ABD geleneksel sistemlerini kullanan ülkeler .

Uluslararası Birimler Sistemi veya SI, ^{[2] : 123} , 1960 yılında kurulan ve o zamandan beri periyodik olarak güncellenen ondalık ^[d] ve metrik ^[e] birimler sistemidir . SI, Amerika Birleşik Devletleri , ^[h] Kanada ve Birleşik Krallık dahil olmak üzere çoğu ülkede ^[f] resmi bir statüye sahiptir , ancak bu üç ülke, çeşitli derecelerde, aynı zamanda kendi geleneklerini kullanmaya devam eden bir avuç ülke arasındadır. sistemler. Bununla birlikte, bu neredeyse evrensel kabul düzeyiyle, SI sistemi "dünya çapında tercih edilen birimler sistemi, bilim, teknoloji, endüstri ve ticaret için temel dil olarak kullanılmıştır." ^{[2] : 123}

Dünyada hala yaygın olarak kullanılan diğer ölçüm sistemi türleri, Imperial ve US geleneksel ölçüm sistemleridir ve bunlar yasal olarak SI sistemi açısından tanımlanmıştır . ^[i] Dünyanın belirli bölgelerinde ara sıra kullanılan, daha az yaygın olan başka ölçüm sistemleri de vardır. Ek olarak, herhangi bir kapsamlı birim sistemine ait olmayan, ancak yine de belirli alanlarda ve bölgelerde düzenli olarak kullanılan birçok SI olmayan birim vardır. Bu birim kategorilerinin her ikisi de tipik olarak yasal olarak SI birimleri cinsinden tanımlanır. ^[j]

Kontrol gövdesi

SI, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM ^[k] ) tarafından kurulmuş ve sürdürülmektedir . ^[4] Uygulamada, CGPM, birimlerin tanımı ve SI ile ilgili yeni bilimsel ve teknolojik gelişmelere ilişkin teknik müzakereleri yürüten asıl organ olan Birimler Danışma Komitesi'nin (CCU) tavsiyelerini takip eder. CCU, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesine (CIPM ^[l] ) rapor verir, bu da CGPM'ye rapor verir. Daha fazla ayrıntı için aşağıya bakın.

Birimlerle ilgili tüm karar ve tavsiyeler , Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Bürosu (BIPM ^[n] ) tarafından yayınlanan ve periyodik olarak güncellenen Uluslararası Birimler Sistemi (SI) ^[m] adlı bir broşürde toplanmıştır .

Ünitelere genel bakış

SI temel birimleri

SI , yedi temel fiziksel niceliğe karşılık gelen, temel birimler olarak hizmet edecek yedi birim seçer . ^{[o] [p]} Bunlar , zamanın fiziksel niceliğinin SI birimi olan s sembolü ile ikincidir ; sayaç , sembol m , SI birim uzunluğu ; kilogram ( kg , kütle birimi ); amper ( A , elektrik akımı ); kelvin ( K , termodinamik sıcaklık ); mol ( mol , madde miktarı ); ve kandela ( cd , ışık şiddeti ). ^[2] 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

Sistem , her zaman temel birimlerin güçlerinin çarpımı olarak gösterilebilen türetilmiş birimler adı verilen sınırsız sayıda ek birime izin verir , muhtemelen önemsiz bir sayısal çarpanla. Bu çarpan bir olduğunda, birime tutarlı türetilmiş birim denir . ^[q] SI'nın temel ve tutarlı türetilmiş birimleri birlikte tutarlı bir birimler sistemi ( tutarlı SI birimleri kümesi ) oluşturur. ^[r] Yirmi iki tutarlı türetilmiş birime özel adlar ve semboller verilmiştir. ^[s] yedi temel birimleri ve özel isim ve sembolleri ile 22 türetilmiş birimler diğer türetilmiş ifade etmek için kombinasyon halinde kullanılabilir, ^[t] , çeşitli miktarlarda ölçümünü kolaylaştırmak için kabul edilen.

2018'de kabul edilen tanımlardan önce, SI, temel birimlerin güçlerinin ürünleri olarak türetilmiş birimlerin oluşturulduğu yedi temel birim aracılığıyla tanımlandı. Yedi tanımlayıcı sabitin sayısal değerlerini sabitleyerek SI'yi tanımlamak, prensipte bu ayrımın gerekli olmadığı etkisine sahiptir, çünkü tüm birimler, hem temel hem de türetilmiş birimler, doğrudan tanımlayıcı sabitlerden oluşturulabilir. Bununla birlikte, temel ve türetilmiş birimler kavramı, yararlı ve tarihsel olarak iyi kurulmuş olduğu için korunur. ^[6]

SI metrik önekleri ve SI sisteminin ondalık yapısı

Tüm metrik sistemler gibi, SI , aynı fiziksel miktar için, geniş bir aralıkta birbirinin ondalık katları olan bir birimler kümesini sistematik olarak oluşturmak için metrik önekleri kullanır .

Örneğin, tutarlı uzunluk birimi metre iken, ^[u] SI, herhangi bir belirli uygulama için daha uygun olabilecek, daha küçük ve daha büyük uzunluk birimlerinin tam aralığını sağlar - örneğin, sürüş mesafeleri normalde verilir içinde kilometre (sembol km ziyade metre yerine). Burada ' kilo- ' metrik öneki (sembol 'k') 1000 faktörü anlamına gelir; Böylece,1 km =1000 metre . ^[v]

SI güncel sürümü yirmi metrik önekleri sağladığı 10 arasında değişen delalet ondalık güçler ^-24 ila 10 ²⁴ . ^{[2] : 143–4} 1/100, 1/10, 10 ve 100 önekleri dışında, diğerlerinin tümü 1000'in kuvvetleridir.

Genel olarak, ayrı bir ad ve sembole sahip herhangi bir tutarlı birim verildiğinde, ^[w] , tutarlı birimin adına uygun bir metrik önek (ve birimin sembolüne karşılık gelen bir önek sembolü) ekleyerek yeni bir birim oluşturur. Metrik öneki, on'un belirli bir gücünü ifade ettiğinden, yeni birim her zaman tutarlı birimin on katı veya alt katıdır. Bu nedenle, SI içindeki birimler arasındaki dönüşüm her zaman on'luk bir güçle yapılır; Bu nedenle SI sistemine (ve daha genel olarak metrik sistemlere) ondalık ölçüm birimleri sistemleri denir . ^{[7] [x]}

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

Tutarlı ve tutarlı olmayan SI birimleri

Tutarlı SI birimleriyle önekler kullanıldığında, önek birden farklı bir sayısal faktör getirdiğinden, ortaya çıkan birimler artık tutarlı değildir. ^{[2] : 137} Bir istisna, adı ve sembolü tarihsel nedenlerle bir önek içeren tek tutarlı SI birimi olan kilogramdır. ^[y]

Tam SI birimleri kümesi, hem tutarlı kümeden hem de SI önekleri kullanılarak oluşturulan tutarlı birimlerin katları ve alt katlarından oluşur. ^{[2] : 138} Örneğin, metre, kilometre, santimetre, nanometre vb.'nin tümü 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.

Ayrıca metre, tek tutarlı SI uzunluk birimidir. Her fiziksel nicelik tam olarak bir tutarlı SI birimine sahiptir, ancak bu birim bazı özel isimler ve semboller kullanılarak farklı biçimlerde 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 nicelik 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 [aa]}

İzin verilen SI olmayan birimler

"SI ile kullanım için kabul edilen SI olmayan birimler" olarak adlandırılan özel bir birim grubu vardır. ^{[2] : 145} Tam liste için SI'da belirtilen SI olmayan birimlere bakın . Bunların çoğu, karşılık gelen SI birimine dönüştürülmek için, on katı olmayan dönüştürme faktörleri gerektirir. Bu tür birimlerin bazı yaygın örnekleri, alışılmış zaman birimleri, yani dakikadır (1 dak =60 sn ), saat (3600 sn ) ve gün (86 400  sn ); 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

SI, gelişen bir sistem olarak tasarlanmıştır; birimler ^[ab] ve önekler oluşturulur ve birim tanımları, ölçüm teknolojisi ilerledikçe ve ölçümlerin kesinliği geliştikçe uluslararası anlaşma yoluyla değiştirilir .

Birimlerin büyüklüklerini tanımlama

2019'dan beri, tüm SI birimlerinin büyüklükleri, kavramsal olarak bunların herhangi bir pratik gerçekleştirilmesinden ayrılan soyut bir şekilde tanımlanmıştır. ^{[2] : 126 [ac]} 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 olarak bilineni, tanım gereği SI'de tam c = değerine sahip olan , ışığın boşluktaki hızıdır, c299 792 458  m/s . Diğer altı sabit${\displaystyle \Delta \nu _{\text{Cs}}}$, Sezyum aşırı ince geçiş frekansı ; h , Planck sabiti ; e , temel yük ; k , Boltzmann sabiti ; K _bir , avagadro ; ve K _cd , frekansın monokromatik radyasyonunun ışık etkinliği540 × 10 ¹²  Hz . ^[ad] 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, aksine çok kesin olarak ölçülen niceliklerdi. 2019'da değerleri, tanım gereği o zamanki en iyi tahminlerine sabitlendi ve temel birimlerin önceki tanımlarıyla süreklilik sağlandı.

Gerçekleşmelere gelince, birimlerin mevcut en iyi pratik gerçekleşmeleri olduğuna inanılanlar , yine BIPM tarafından yayınlanan sözde ' mises en pratique ' , ^[ae] ' de açıklanmaktadır. ^[12] Birim tanımlarının soyut doğası , gerçek tanımları değiştirmek zorunda kalmadan bilim ve teknoloji geliştikçe yanlışları en pratique olarak iyileştirmeyi ve değiştirmeyi mümkün kılan şeydir . ^[Ah]

Bir anlamda, SI birimlerini tanımlamanın bu yolu, türetilmiş birimlerin geleneksel olarak temel birimler cinsinden tanımlanmasından daha soyut değildir. Belirli bir türetilmiş birim düşünün, örneğin enerji birimi olan joule. Temel birimler cinsinden tanımı kg ⋅ m ² / s ^2'dir . Metre, kilogram ve saniyenin pratik gerçekleşmeleri mevcut olsa bile, joule'ün pratik bir gerçekleştirmesi, işin veya enerjinin temeldeki fiziksel tanımına bir tür referans gerektirecektir - enerjinin miktarında gerçekleştirilmesi için bazı gerçek fiziksel prosedürler. diğer enerji örnekleriyle (bir arabaya konan benzinin veya bir eve verilen elektriğin enerji içeriği gibi) karşılaştırılabilecek şekilde bir joule.

Tanımlayıcı sabitler ve tüm SI birimleri ile durum benzerdir. Aslında, tamamen matematiksel olarak konuşursak, SI birimleri, diğer tüm SI birimlerinin türetilmiş birimler olduğu, artık temel birimler olan tanımlayıcı sabitin birimleri olduğunu beyan etmişiz gibi tanımlanır . Bunu daha açık hale getirmek için, öncelikle her tanımlayıcı sabitin, bu tanımlayıcı sabitin ölçü biriminin büyüklüğünü belirleyen olarak alınabileceğini not edin; ^{[2] : 128} , örneğin tanımı c birimi tanımlar / m s olarak1 m/s = c/299 792 458 ('saniyede bir metrenin hızı bir metreye eşittir 299 792 458'inci ışık hızı'). Bu şekilde, tanımlayıcı sabitler doğrudan aşağıdaki yedi birimi tanımlar: hertz ( Hz ), frekansın fiziksel niceliğinin bir birimi (frekans veya Planck sabiti ile uğraşırken açısal ölçü birimleri (döngü) nedeniyle problemlerin ortaya çıkabileceğini unutmayın. veya radyan) SI'de atlanmıştır ^{[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 (atomlar, moleküller, vb.) sayısı arasındaki bir dönüşüm sabitinin birimi ; ve lümen / watt ( lm/W ), elektromanyetik radyasyon tarafından taşınan fiziksel güç ile aynı radyasyonun insanlarda görsel parlaklık algısı üretmeye yönelik içsel yeteneği arasındaki bir dönüşüm sabiti birimi. Ayrıca, boyutsal analiz kullanılarak , her tutarlı SI biriminin (ister temel ister türetilmiş olsun), SI tanımlayan sabitlerin birimlerinin güçlerinin benzersiz bir ürünü olarak yazılabileceği gösterilebilir (her tutarlı türetilmiş SI birim, temel SI birimlerinin güçlerinin benzersiz bir ürünü olarak yazılabilir). Örneğin, kilogram kg = ( Hz )( J⋅s )/( m/s ) ² olarak yazılabilir . ^[ai] Böylece, kilogram üç tanımlayıcı sabit Δ ν _Cs , c ve h cinsinden tanımlanır çünkü bir yandan bu üç tanımlayıcı sabit sırasıyla Hz , m/s ve J⋅s birimlerini tanımlar , ^[aj] ise kilogram bu üç birim cinsinden yazılabilir, yani kg = ( Hz )( J⋅s )/( m/s ) ² . ^[ak] Doğru, pratikte kilogramın gerçekte nasıl gerçekleştirileceği sorusu bu noktada hala açık olacaktır, ancak bu, joule'ün pratikte nasıl gerçekleştirileceği sorusunun hala Metre, kilogram ve saniyenin pratik gerçekleşmelerini bir kez gerçekleştirdikten sonra bile ilke açıktır.

SI'nin yeniden tanımlanmasının bir sonucu, herhangi bir birim doğrudan yedi tanımlayıcı sabitten oluşturulabileceğinden, temel birimler ile türetilmiş birimler arasındaki ayrımın prensipte gerekli olmamasıdır. Bununla birlikte, ayrım, 'yararlı ve tarihsel olarak iyi kurulmuş' olduğu ve ayrıca ISO/IEC 80000 serisi standartların ^[al] zorunlu olarak karşılık gelen SI birimlerine sahip olan temel ve türetilmiş miktarları belirttiği için korunur . ^{[2] : 129}

Temel sabitleri ve diğer tanımlama yöntemlerini belirtme

SI sistemini tanımlamanın mevcut yolu , birimlerin gerçekleşmelerinin kavramsal olarak tanımlardan ayrıldığı, giderek daha soyut ve idealleştirilmiş formülasyona doğru onlarca yıl süren bir hareketin sonucudur . ^{[2] : 126}

Bunu bu şekilde yapmanın en büyük avantajı, bilim ve teknolojiler geliştikçe, birimleri yeniden tanımlamaya gerek kalmadan yeni ve üstün gerçekleştirmelerin ortaya çıkabilmesidir. ^[af] Birimler artık 'sonuçta yalnızca doğanın kuantum yapısı ve teknik yeteneklerimiz tarafından sınırlandırılan, ancak tanımların kendileriyle olmayan bir doğrulukla gerçekleştirilebilir. ^[ag] Tanımlayıcı sabitleri bir birime ^bağlayan geçerli herhangi bir fizik denklemi, birimi gerçekleştirmek için kullanılabilir, böylece teknoloji ilerledikçe artan doğrulukla yenilik fırsatları yaratır.' ^{[2] : 122} Uygulamada, CIPM Danışma Komiteleri , birimlerin şu anda en iyi deneysel gerçekleştirmeleri olduğuna inanılanların tanımları olan " mises en pratique " (pratik teknikler) ^{[12] olarak} adlandırılanları sağlar. ^[20]

Bu sistem, bu birimleri tanımlamak için birimlerin gerçekleştirilmesi olarak eserler ( prototip olarak adlandırılır) kullanmanın kavramsal basitliğinden yoksundur : prototiplerle, tanım ve gerçekleştirme bir ve aynıdır. ^[am] Bununla birlikte, artefaktları kullanmanın iki büyük dezavantajı vardır ki, teknolojik ve bilimsel olarak mümkün olur olmaz, onları birimleri tanımlama aracı olarak terk etmekle sonuçlanır. ^[aq] Bir büyük dezavantaj, eserlerin kaybolabilmesi, hasar görmesi, ^{[olduğu gibi]} veya değiştirilebilmesidir. ^[at] Diğeri ise bilim ve teknolojideki gelişmelerden büyük ölçüde yararlanamamaları. SI tarafından kullanılan son eser , özel bir platin-iridyum silindiri olan Uluslararası Prototip Kilogram (IPK) idi ; 1889'dan 2019'a kadar kilogram, tanımı gereği IPK'nin kütlesine eşitti. Bir yandan kararlılığına ilişkin endişeler , diğer yandan Planck sabiti ve Avogadro sabitinin kesin ölçümlerindeki ilerleme , 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe giren temel birimlerin tanımının revizyonuna yol açtı. ^[27] Bu 1960 yılında resmi olarak tanımlanıp kurulduğundan bu yana SI sisteminde en büyük değişiklik oldu ve yukarıda açıklanan tanımlarla sonuçlandı. ^[28]

Geçmişte, bazı SI birimlerinin tanımlarına yönelik çeşitli başka yaklaşımlar da vardı. Biri belirli bir maddenin belirli bir fiziksel durumundan yararlandı ( kelvin ^{[29] : 113-4} ) tanımında kullanılan suyun üçlü noktası ); Diğer idealize deney reçeteler ifade ^{[2] : 125} (durumunda olduğu gibi amper eski SI tanımı ^{[29] : 113} ve ilk 1979 yılında yürürlüğe giren önceki SI tanımı () , mum ^{[29] : 115} ).

Gelecekte, SI tarafından kullanılan tanımlayıcı sabitler seti, daha kararlı sabitler bulundukça veya diğer sabitlerin daha kesin olarak ölçülebileceği ortaya çıkarsa değiştirilebilir. ^[a]

Tarih

SI'nın geliştirilmesi için orijinal motivasyon, santimetre-gram-saniye (CGS) sistemlerinde ortaya çıkan birimlerin çeşitliliği (özellikle elektrostatik birimler ve elektromanyetik birimler sistemleri arasındaki tutarsızlık ) 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 arasında, yeni sistemin standart ve tanımlamaları kurmak ve kuralları standart hale getirmek araya birçok uluslararası organizasyonlara getirdi ölçümleri yazmak ve sunmak için.

1889'da kabul edilen MKS birim sisteminin kullanımı, ticaret ve mühendislikte santimetre-gram-saniye birim sisteminin (CGS) yerini aldı . Metre ve kilogram sistemi, şu anda uluslararası standart olarak hizmet veren Uluslararası Birimler Sisteminin (kısaltılmış SI) geliştirilmesinde temel teşkil etmiştir. Bu nedenle, CGS sisteminin standartları, kademeli olarak MKS sisteminden dahil edilen metrik standartlarla değiştirildi. ^[30]

1901 yılında Giovanni Giorgi , Associazione elettrotecnica italiana  [ it ] (AEI)'ye elektromanyetizma birimlerinden alınacak dördüncü bir birim 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 yılında başlayan bir girişim sonucunda MKS birimleri esas alınarak 1960 yılında yayınlanmıştır.

SI, 1875'te Meter Sözleşmesi hükümlerine göre kurulmuş üç uluslararası kuruluş tarafından düzenlenir ve sürekli olarak geliştirilir . Bunlar Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM ^[k] ), Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi (CIPM ^[l] ) ve Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu (BIPM ^[n] ). Nihai yetki, Üye Devletlerin ^[aw] ölçüm bilimi ve ölçüm standartları ile ilgili konularda birlikte hareket ettiği genel bir organ 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 dünya uzmanlarını bilimsel ve teknik konularda danışman olarak bir araya getiren bir dizi Danışma Komitesinin tavsiyelerine dayanarak çalışır. ^{[34] [ax]} Bu komitelerden biri, Uluslararası Birimler Sisteminin (SI) geliştirilmesi, SI broşürünün ardışık baskılarının hazırlanması ve tavsiyelerle ilgili konulardan sorumlu Birimler için Danışma Komitesidir (CCU). ölçü birimleriyle ilgili konularda CIPM'ye. ^[35] Birimlerin tanımı ve SI ile ilgili tüm yeni bilimsel ve teknolojik gelişmeleri ayrıntılı olarak ele alan CCU'dur. Uygulamada, SI'nın tanımı söz konusu olduğunda, CGPM basitçe CIPM'nin tavsiyelerini resmen onaylar ve bu tavsiyeler de CCU'nun tavsiyelerine uyar.

CCU'nun üyeleri aşağıdaki gibidir: ^{[36] [37]} CGPM Üye Devletlerinin ulusal standartlar oluşturmakla görevli ulusal laboratuvarları; ^[ay] ilgili hükümetler arası kuruluşlar ve uluslararası kuruluşlar; ^[az] uluslararası komisyonlar veya komiteler; ^[ba] bilimsel birlikler; ^[bb] kişisel üyeler; ^[bc] ve tüm Danışma Komitelerinin doğal üyesi olarak BIPM Direktörü .

Birimlerle ilgili tüm kararlar ve tavsiyeler , BIPM tarafından yayınlanan ve periyodik olarak güncellenen Uluslararası Birimler Sistemi (SI) ^{[2] [m]} adlı bir broşürde toplanmıştır .

Uluslararası Birimler Sistemi, bir dizi temel birimlerden , türetilmiş birimlerden ve önek olarak kullanılan bir dizi ondalık tabanlı çarpandan oluşur . ^{[29] : 103–106} Önekli birimler hariç, birimler ^[bd] , tutarlı birimlerle ifade edilen sayısal değerler arasındaki denklemlerin tam olarak aşağıdaki gibi olacağı şekilde bir miktarlar sistemine dayanan tutarlı bir birimler sistemi oluşturur. nicelikler arasındaki karşılık gelen denklemlerle sayısal faktörler de dahil olmak üzere aynı form. Örneğin, 1, N = 1 kg x 1 m / s ² söylüyor bir Newton kuvvet için gerekli olan hızlandırmak bir kütle bir de kilogram bir ikinci kare başına metre karşılık gelen miktarlarda bulunan denkleme tutarlılık prensibi ile ilgili olarak, : F = m × bir .

Türetilmiş birimler, tanımı gereği temel büyüklükler cinsinden ifade edilebilen türetilmiş büyüklükler için geçerlidir ve bu nedenle bağımsız değildir; örneğin, elektriksel iletkenlik , elektrik direncinin tersidir , bunun sonucu olarak, siemens, ohm'un tersidir ve benzer şekilde, ohm ve siemens, bir amper ve bir volt oranıyla değiştirilebilir, çünkü bu miktarlar bir birbirleriyle olan ilişkileri tanımlamıştır. ^[be] Diğer faydalı türetilmiş nicelikler, SI sisteminde SI birimlerinde m/s ² olarak tanımlanan ivme gibi adlandırılmış birimleri olmayan SI tabanı ve türetilmiş birimler cinsinden belirtilebilir .

Temel birimler

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

Türetilmiş birimler

SI'daki türetilmiş birimler, temel birimlerin güçleri, ürünleri veya bölümleri tarafından oluşturulur ve potansiyel olarak sınırsız sayıdadır. ^{[29] : 103 [40] : 14,16} Türetilmiş birimler türetilmiş miktarlarla ilişkilidir; örneğin hız , zaman ve uzunluk temel niceliklerinden türetilen bir niceliktir ve bu nedenle SI'den türetilen birim 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]

önekler

Orijinal birimin katlarını ve alt katlarını üretmek için birim adlarına önekler eklenir . Bunların hepsi onun tamsayı kuvvetleridir ve yüzün üstü veya yüzün altı binin tamsayı kuvvetleridir. 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 hiçbir zaman bir araya getirilmez, bu nedenle örneğin metrenin milyonda biri milimilimetre değil mikrometredir . Kilogramın katları, sanki gram temel birimmiş gibi adlandırılır, bu nedenle kilogramın milyonda biri miligramdır , mikrokilogram değil. ^{[29] : 122 [44] : 14} Önekler, SI tabanının ve türetilmiş birimlerin katlarını ve alt katlarını oluşturmak için kullanıldığında, elde edilen birimler artık tutarlı değildir. ^{[29] : 7}

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

SI ile kullanım için kabul edilen SI olmayan birimler

Birçok SI olmayan birim bilimsel, teknik ve ticari literatürde kullanılmaya devam etmektedir. Bazı birimler tarihe ve kültüre derinden gömülüdür ve kullanımları tamamen SI alternatifleriyle değiştirilmemiştir. CIPM , SI ile kullanım için kabul edilen SI olmayan birimlerin bir listesini derleyerek bu tür gelenekleri tanıdı ve onayladı : ^[29]

Bir SI birimi olmasa da litre, SI birimleriyle kullanılabilir. (10 cm) ³  = (1 dm) ³  = 10 ⁻³  m ^3'e eşittir .

Bazı zaman, açı ve eski SI olmayan birimlerin uzun bir kullanım geçmişi vardır. Çoğu toplum, güneş gününü ve ondalık olmayan alt bölümlerini zamanın temeli olarak kullandı ve bunlar , ayak veya poundun aksine, nerede ölçüldüklerinden bağımsız olarak aynıydı. Radyan , varlık 1/2πbir devrimin matematiksel avantajları vardır, ancak navigasyon için nadiren 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 (1h = 3,6 MJ) gibi ortak birimlerde SI birimleriyle birlikte kullanılır.

Metrik birimlerin ortak kavramları

Metrik sistemin temel birimleri, orijinal olarak tanımlandığı gibi, doğada ortak miktarları veya ilişkileri temsil ediyordu. Hala yapıyorlar - modern kesin olarak tanımlanmış nicelikler, tanım ve metodolojinin iyileştirmeleridir, ancak yine de aynı büyüklüklerle. Laboratuvar kesinliğinin gerekli olmadığı veya mevcut olmadığı veya yaklaşık değerlerin yeterince iyi olduğu durumlarda orijinal tanımlar yeterli olabilir. ^[arkadaş]

• Saniye, dakikanın 1/60'ı, saatin 1/60'ı, günün 1/24'ü, yani saniye 1/86400 günün (taban 60'ın kullanımı Babil zamanlarına kadar uzanır) ; bir saniye, yoğun bir cismin durgun halden 4,9 metre serbestçe düşmesi için geçen süredir. ^[bg]
• Ekvatorun uzunluğu yakın40 000 000  m (daha doğrusu40 075 014 ,2 m ). ^[45] Aslında, gezegenimizin boyutları Fransız Akademisi tarafından metrenin orijinal tanımında kullanılmıştır. ^[46]
• Metre periyodu 2 saniye olan bir sarkacın uzunluğuna yakındır ; ^[bh] çoğu yemek masası tablası yaklaşık 0,75 metre yüksekliğindedir; ^[47] çok uzun bir insan (basketbol forveti) yaklaşık 2 metre boyundadır. ^[48]
• Kilogram, bir litre soğuk suyun kütlesidir; bir santimetre küp veya mililitre suyun kütlesi bir gramdır; bir 1-Euro para 7.5 g ağırlığında; ^[49] bir Sacagawea ABD 1 dolarlık madeni para 8.1 g ağırlığındadır; ^[50] bir UK 50 pens para 8.0 g ağırlığındadır. ^[51]
• Bir kandela, orta derecede parlak bir mumun ışık yoğunluğu veya 1 mum gücü ile ilgilidir; 60 W'lık bir tungsten filamanlı akkor ampulün ışık yoğunluğu yaklaşık 64 kandela'dır. ^[bi]
• Bir maddenin bir molü , gram 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, sıvılaşma ve katılaşma noktalarından (bkz. Mükemmel gaz ) uzakta belirli bir sıcaklık ve basınçta mol başına aynı hacme sahip olduğundan ve hava yaklaşık 1/5 oksijen (moleküler kütle 32) ve 4/5 azot (moleküler kütle) 28), havaya göre herhangi bir mükemmele yakın gazın yoğunluğu, moleküler kütlesi 29'a bölünerek iyi bir yaklaşık olarak elde edilebilir (çünkü 4/5 × 28 + 1/5 × 32 = 28.8 ≈ 29). Örneğin, karbon monoksit (molekül kütlesi 28), hava ile hemen hemen 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, santigrat derece cinsinden sıcaklık artı yaklaşık 273'tür; insan vücut sıcaklığı yaklaşık 37 °C veya 310 K'dir.
• 120 V (ABD şebeke voltajı) değerinde 60 W'lık bir akkor ampul bu voltajda 0,5 A tüketir. 240 V (Avrupa şebeke voltajı) değerinde 60 W'lık bir ampul bu voltajda 0,25 A tüketir. ^[bj]

Birim adları

Birim adları yaygın isimlerdir ve karakter kümesini kullanın ve bağlam dilinin dilbilgisi kurallarını izleyin. Örneğin, İngilizce ve Fransızca'da, birim bir kişiden sonra adlandırılsa ve sembolü büyük harfle başlasa bile, küçük harfle başlarlar (örneğin, newton, hertz, pascal). ^{[29] : 148} "Derece" birimin başlangıcı olduğundan, bu " santigrat derece" için de geçerlidir ^[bk] . ^{[53] [54]} İstisna sadece cümle başlarında, başlıklarda ve yayın başlıklarındadır . ^{[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

SI birimlerinin sembollerinin, bağlam dilinden bağımsız olarak benzersiz ve evrensel olması amaçlanmıştır. ^{[29] : 130–135} SI Broşürü bunları yazmak için özel kurallara sahiptir. ^{[29] : 130–135} Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ^[55] tarafından hazırlanan kılavuz , Amerikan İngilizcesi için SI Broşürü tarafından belirsiz bırakılan, ancak diğer açılardan SI Broşürü ile aynı olan dile özgü ayrıntıları netleştirir. ^[56]

Genel kurallar

SI birimlerini ve miktarlarını yazmak için genel kurallar ^[bl] , elle yazılmış veya otomatik bir süreç kullanılarak üretilmiş metinler için geçerlidir:

• Bir miktarın değeri, bir sayı ve ardından bir boşluk (çarpma işaretini temsil eden) ve bir birim sembolü olarak yazılır; örneğin, 2.21 kg,7.3 × 10 ²  m ² , 22 K. Bu kural, yüzde işaretini (%) ^{[29] : 134} ve Santigrat derece (°C) sembolünü açıkça içerir . ^{[29] : 133} İstisnalar, sayıdan hemen sonra araya boşluk olmadan yerleştirilen düzlem açısal dereceler, dakikalar ve saniyeler (sırasıyla °, ′ ve ″) için sembollerdir.
• Semboller, kısaltmalar değil, matematiksel varlıklardır ve bu nedenle, dilbilgisi kuralları bir cümlenin sonunu belirtmek gibi başka bir nedenle gerektirmedikçe, ek bir nokta/noktaya (.) sahip değildir.
• Bir önek, birimin bir parçasıdır ve sembolü, ayırıcı olmaksızın bir birim sembolüne eklenir (örneğin, km cinsinden k, MPa cinsinden M, GHz cinsinden G, μg cinsinden μ). Bileşik öneklere izin verilmez. Önekli bir birim, ifadelerde atomiktir (örneğin, km ² , (km) ^2'ye eşittir ).
• 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 boşluk ile birleştirilir; örneğin, N⋅m veya Nm.
• Bölme ile oluşturulan türetilmiş birimler için semboller bir solidus (/) ile birleştirilir veya negatif üs olarak verilir . Örneğin, "metre/saniye" m/s, m ​​s ^-1 , m⋅s ^-1 veya m/s. Bir orta nokta (veya boşluk) veya bir katı ile parantez olmadan takip edilen bir katı nokta belirsizdir ve bundan kaçınılmalıdır; örneğin, kg/(m⋅s ² ) ve kg⋅m ^-1 ⋅s ^-2 kabul edilebilir, ancak kg/m/s ² belirsiz ve kabul edilemez.

Yerçekimine bağlı ivme ifadesinde, bir boşluk değeri ve birimleri ayırır, hem 'm' hem de 's' küçük harftir, çünkü ne metre ne de saniye insanlardan sonra adlandırılır ve üs bir üst simge ile temsil edilir ' 2'.

• 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 sembolü "mol" olarak yazılır. Bu nedenle, "T" tesla'nın sembolü , manyetik alan kuvvetinin bir ölçüsüdür ve "t", ton sembolü , kütle ölçüsüdür . 1979'dan beri, litre istisnai olarak büyük harf "L" veya küçük harf "l" kullanılarak yazılabilir; bu, küçük "l" harfinin "1" rakamına benzerliğinden kaynaklanan bir karardır, özellikle belirli yazı tipleri veya İngilizce- tarzı el yazısı. Amerikan NIST, Amerika Birleşik Devletleri içinde "l" yerine "L"nin kullanılmasını önerir.
• Sembollerin çoğul hali yoktur, örneğin 25 kg, ancak 25 kg değil.
• Büyük harf ve küçük harf önekleri birbirinin yerine kullanılamaz. Örneğin, 1 mW ve 1 MW miktarları iki farklı miktarı (miliwatt ve megawatt) temsil eder.
• Ondalık işaretinin sembolü , satırda bir nokta veya virgüldür . Pratikte, ondalık nokta İngilizce konuşulan ülkelerin çoğunda ve Asya'nın çoğunda, virgül ise Latin Amerika'nın çoğunda ve kıta Avrupası ülkelerinde kullanılır . ^[57]
• Boşluklar binlik ayırıcı olarak kullanılmalıdır (1 000 000 ) farklı ülkelerde bu formlar arasındaki varyasyondan kaynaklanan karışıklığı azaltmak için virgül veya nokta (1.000.000 veya 1.000.000) yerine.
• Bir sayının içinde, bir bileşik birimin içinde veya sayı ile birim arasında herhangi bir satır kesilmesinden kaçınılmalıdır. Bunun mümkün olmadığı durumlarda, satır sonları binlerce ayırıcıyla çakışmalıdır.
• "Milyar" ve "trilyon" değeri Çünkü diller arasında değişir , boyutsuz terimleri "ppb" (parts per milyar ) ve "ppt" (parts per trilyon ) kaçınılmalıdır. SI Broşürü alternatif önermez.

SI sembollerini yazdırma

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

Basım makineleri , kelime işlemciler , daktilolar ve benzerlerini kullanarak metin üretimiyle ilgili olarak başka kurallar ^[bl] belirtilmiştir .

SI Broşürü

Broşür kapağı Uluslararası Birimler Sistemi

CGPM, SI'yı tanımlayan ve sunan bir broşür yayınlar. ^[29] Metre Sözleşmesine uygun olarak resmi versiyonu Fransızca'dır . ^{[29] : 102} Özellikle birim adları ve farklı dillerdeki terimlerle ilgili olarak yerel varyasyonlar için bir miktar kapsam bırakır. ^{[bm] [40]}

CGPM broşürünün yazımı ve bakımı, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi'nin (CIPM) komitelerinden biri tarafından gerçekleştirilir . SI Broşüründe kullanılan "miktar", "birim", "boyut" vb. terimlerinin tanımları Uluslararası metroloji sözlüğünde verilenlerdir . ^[59]

SI birimlerinin tanımlandığı bağlamı sağlayan miktarlar ve denklemler artık Uluslararası Miktarlar Sistemi (ISQ) olarak adlandırılmaktadır. ISQ, SI'nın yedi temel biriminin her birinin altında yatan miktarlara dayanmaktadır . Alan , basınç ve elektrik direnci gibi diğer nicelikler, bu temel niceliklerden çelişkili olmayan net denklemlerle türetilir. ISQ, SI birimleriyle ölçülen miktarları tanımlar. ^[60] ISQ uluslararası bir standart olarak, kısmen, düzenlenmesini ISO / IEC 80000 yayınlanması 2009 tamamlanmıştır, ISO 80.000-1 , ^[61] ve büyük ölçüde geri kalan kısım ile 2019-2020 mali revize edilmiştir inceleme altında.

Silikon küre Avogadro proje göreli için Avogadro sabit ölçmek için kullanılan standart belirsizlik arasında Achim Leistner tarafından tutulan 2 × 10 ^-8 veya daha az ^[62]

Metrologlar, bir birimin tanımı ile gerçekleştirilmesi arasında dikkatli bir şekilde ayrım yaparlar. SI'nın her bir temel biriminin tanımı, benzersiz olacak ve en doğru ve tekrarlanabilir ölçümlerin yapılabileceği sağlam bir teorik temel sağlayacak şekilde hazırlanmıştır. Bir birimin tanımının gerçekleştirilmesi, birimin aynı türden bir miktarın değerini ve ilişkili belirsizliğini belirlemek için tanımın kullanılabileceği prosedürdür. Temel birimlerin mise en pratique ^[bn] açıklaması , SI Broşürünün elektronik ekinde verilmiştir. ^{[63] [29] : 168–169}

Yayınlanmış mise en pratique , bir temel birimin belirlenebileceği tek yol değildir: SI Broşürü, "herhangi bir SI birimini gerçekleştirmek için fizik yasalarıyla tutarlı herhangi bir yöntemin kullanılabileceğini" belirtir. ^{[29] : 111} Temel birimlerin tanımlarını elden geçirmeye yönelik mevcut (2016) uygulamada, CIPM'nin çeşitli danışma komiteleri , her bir birimin değerini belirlemek için birden fazla mise en pratique'in geliştirilmesini şart koştu . ^[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 farklılıklar 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'daki değişiklikler

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

1960'dan beri CGPM, özellikle kimya ve radyometri olmak üzere belirli alanların ihtiyaçlarını karşılamak için SI'da bir dizi değişiklik yaptı. Bunlar çoğunlukla adlandırılmış türetilmiş birimler listesine yapılan eklemelerdir ve bir madde miktarı için mol (sembol mol), basınç için pascal (sembol Pa) , elektriksel iletkenlik için siemens (sembol S), bekerel (sembol Bq) içerir. ) " 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 (sembol kat) . ^{[29] : 156 [68] [29] : 156 [29] : 158 [29] : 159 [29] : 165}

pico- (10 ^-12 ) ila tera- (10 ¹² ) arasındaki tanımlanmış öneklerin aralığı 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 boşlukta tam olarak hareket ettiği mesafe ile değiştirildi. 1/299 792 458 ikincisi, böylece ışık hızı artık tam olarak belirlenmiş bir doğa sabitidir.

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

2019 yeniden tanımlamaları

2019 yeniden tanımlamasında kesin sayısal değerler atanan yedi fiziksel sabite SI temel birimlerinin ters bağımlılıkları . Önceki tanımlardan farklı olarak, temel birimlerin tümü yalnızca doğa sabitlerinden türetilir. Oklar, tipik bağımlılık grafiklerine kıyasla ters yönde gösterilir , yani ${\görüntüleme stili a\sağ ok b}$ bu çizelgede anlamı ${\görüntüleme stili b}$ bağlıdır ${\görüntüleme stili bir}$.

Metre 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 olarak tabi kılan tek fiziksel eserdi. Ulusal standart kilogramların IPK ile karşılaştırılması. ^[70] Kilogramın Ulusal Prototiplerinin 2. ve 3. Periyodik Doğrulaması sırasında, IPK'nın kütlesi ile dünya çapında depolanan tüm resmi kopyaları arasında önemli bir farklılık meydana geldi: IPK. Metrik standartların yeniden tanımlanmasına hazırlık olarak 2014 yılında gerçekleştirilen olağanüstü doğrulamalar sırasında , devam eden farklılık teyit edilmedi. Bununla birlikte, fiziksel bir IPK'nin kalıntı ve indirgenemez kararsızlığı, küçük (atomik) ve büyük (astrofiziksel) ölçeklere kadar tüm metrik sistemin güvenilirliğini baltaladı.

Bir görüşe göre yapılmıştır: ^[71]

• Işık hızına ek olarak, dört doğa sabiti - Planck sabiti , bir temel yük , Boltzmann sabiti ve Avogadro sabiti - kesin değerlere sahip olacak şekilde tanımlanmalıdır.
• Kilogramın Uluslararası Prototipi emekliye ayrılacak
• Kilogram, amper, kelvin ve molün güncel tanımları revize edildi
• Temel birim tanımlarının ifadesi, vurguyu açık birimden açık sabit tanımlara değiştirmelidir.

Yeni tanımlar 16 Kasım 2018'de 26. CGPM'de kabul edildi ve 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe girdi. ^[72] Değişiklik, Avrupa Birliği tarafından Direktif (AB) 2019/1258 aracılığıyla kabul edildi. ^[73]

Pontebba'da Avusturya-Macaristan /İtalyan sınırını işaretleyen ve on dokuzuncu yüzyılda Orta Avrupa'da kullanılan 10 km'lik bir birim olan myriametreleri gösteren taş (ancak o zamandan beri kullanımdan kaldırıldı ) ^[74]

birimlerin doğaçlama

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

Bir sıcaklık birimi olarak derece santigrat, İsveçli gökbilimci Anders Celsius tarafından 1742'de geliştirilen ölçekten elde edildi. Onun ölçeği, sezgisel olarak 100'ü suyun donma noktası ve 0'ı kaynama noktası olarak belirledi. Bağımsız olarak, 1743'te Fransız fizikçi Jean-Pierre Christin , suyun donma noktası olarak 0 ve kaynama noktası olarak 100 olan bir ölçeği tanımladı. Ölçek, santigrat derece veya 100 derece sıcaklık ölçeği olarak bilinir hale geldi.

Metrik sistem, 1791'den itibaren Fransız Bilimler Akademisi'nin birleşik ve rasyonel bir ölçü sistemi oluşturmakla görevlendirilen bir komitesi tarafından geliştirildi . ^[75] Önde gelen Fransız bilim adamlarını içeren grup, ^{[76] : 89} , uzunluk, hacim ve kütle ile ilgili olarak İngiliz din adamı John Wilkins tarafından 1668'de ^{[77] [78]} önerilmiş olan aynı ilkeleri kullandı ve 1670 yılında Fransız başrahip Mouton tarafından önerilen uzunluk tanımının temeli olarak Dünya'nın meridyenini kullanma kavramı . ^{[79] [80]}

Carl Friedrich Gauss

Mart 1791'de Meclis, Paris'ten geçen Dünya meridyeninin çeyreğinin uzunluğunun 1/10.000.000'u olarak tanımlanan metre de dahil olmak üzere yeni ondalık ölçü sistemi için komitenin önerdiği ilkeleri kabul etti ve uzunluğunu kesin olarak belirlemek için bir ankete izin verdi. meridyen. Temmuz 1792'de komite , uzunluk, alan, kapasite ve kütle birimleri için sırasıyla metre , , litre ve mezar adlarını önerdi . Komite ayrıca, bu birimlerin katlarının ve alt katlarının, yüzdelik için centi ve bin için kilo gibi ondalık tabanlı öneklerle gösterilmesini önerdi . ^{[81] : 82}

Thomson

Maxwell

William Thomson (Lord Kelvin) ve James Clerk Maxwell, tutarlılık ilkesinin geliştirilmesinde ve birçok ölçü biriminin adlandırılmasında önemli bir rol oynadı. ^{[82] [83] [84] [85] [86]}

Daha sonra, metrik sistemin benimsenme sürecinde , eski taşra terimleri olan mezar (1/1000 mezar ) ve mezarın yerini Latince gram ve kilogram almıştır . Haziran 1799'da, meridyen araştırmasının sonuçlarına dayanarak, standart mètre des Archives ve kilogram des Archives , Fransız Ulusal Arşivlerinde saklandı . Daha sonra, o yıl, metrik sistem Fransa'da kanunla kabul edildi. ^{[87] [88]} Fransız sistemi, popüler olmaması nedeniyle kısa ömürlü oldu. Napolyon onunla alay etti ve 1812'de, eski birimlerin çoğunu geri yükleyen , ancak metrik sistem açısından yeniden tanımlanan mesures usuelles veya "alışılmış ölçüler" olan bir ikame sistemi tanıttı .

19. yüzyılın ilk yarısında, temel birimlerin tercih edilen katlarının seçiminde çok az tutarlılık vardı: tipik olarak miriametre (10 000  metre) hem Fransa'da hem de Almanya'nın bazı bölgelerinde yaygın olarak kullanılırken, kilogram (Kitle için miriagram yerine 1000 gram) kullanıldı. ^[74]

1832'de, Wilhelm Weber'in yardım ettiği Alman matematikçi Carl Friedrich Gauss , Dünya'nın manyetik alanını milimetre, gram ve saniye cinsinden alıntılarken, ikinciyi dolaylı olarak temel birim olarak tanımladı. ^[82] Bundan önce, Dünya'nın manyetik alanının gücü yalnızca göreceli terimlerle tanımlanıyordu . Gauss tarafından kullanılan teknik , Dünya'nın manyetik alanı tarafından kütlesi bilinen asılı bir mıknatıs üzerinde indüklenen torku, yerçekimi altında eşdeğer bir sistem üzerinde indüklenen torku eşitlemekti . Elde edilen hesaplamalar, manyetik alana kütle, uzunluk ve zamana dayalı boyutlar atamasını sağladı. ^{[bo] [89]}

Aydınlık birimi olarak bir mum gücü, orijinal olarak 1860 İngiliz yasası tarafından saf bir ispermeçet mumu tarafından üretilen ışık olarak tanımlandı.1 ⁄ 6 pound (76 gram) ve belirli bir oranda yanma. Sperm balinalarının başlarında bulunan mumsu bir madde olan Spermaceti, bir zamanlar yüksek kaliteli mumlar yapmak için kullanılıyordu. O zamanlar Fransız ışık standardı, bir Carcel kandilinden gelen aydınlatmaya dayanıyordu. Birim, belirlibir orandasaf kolza yağı yakan bir lambadan yayılan aydınlatma olaraktanımlandı. On standart mumun yaklaşık olarak bir Carcel lambasına eşit olduğu kabul edildi.

Sayaç Sözleşmesi

Metrolojide uluslararası işbirliği için Fransız esinli bir girişim , 1875'te Metre Antlaşması olarak da adlandırılan Metre Sözleşmesinin 17 ülke tarafından imzalanmasına yol açtı . ^{[bp] [76] : 353–354} Başlangıçta sözleşme yalnızca metre ve kilogram standartlarını kapsıyordu. 1921'de Metre Sözleşmesi, amper ve diğerleri dahil olmak üzere tüm fiziksel birimleri içerecek şekilde genişletildi ve böylece CGPM'nin metrik sistemin kullanılma şeklindeki tutarsızlıkları ele almasına olanak sağladı. ^{[83] [29] : 96}

Her biri %90 platin - %10 iridyum alaşımından yapılmış 30 adet metre ve 40 adet kilogram prototipi ^[bq] , İngiliz metalurji uzmanlık firması ^(kim?) tarafından üretildi ve CGPM tarafından kabul edildi. 1889. Her birinden biri, sırasıyla mètre des Archives ve kilogram des Archives'in yerini alan Uluslararası prototip ölçer ve Uluslararası prototip kilogramı olmak üzere rastgele seçildi . Her üye devlet, o ülke için ulusal prototip olarak hizmet etmek üzere kalan prototiplerden her birine hak kazandı. ^[90]

Anlaşma ayrıca, uluslararası ölçüm standartlarının korunmasını denetlemek için bir dizi uluslararası kuruluş kurdu. ^{[91] [br]}

CGS ve MKS sistemleri

Amerika Birleşik Devletleri'ne tahsis edilen 27 seri numaralı Ulusal Prototip Metre'nin yakın çekimi

1860'larda James Clerk Maxwell , William Thomson (daha sonra Lord Kelvin) ve İngiliz Bilimin İlerlemesi Derneği'nin himayesinde çalışan diğerleri , Gauss'un çalışmasını temel aldı ve temel birimler ve türetilmiş birimlerle tutarlı bir birimler sistemi kavramını resmileştirdi. 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 , denge için dinamik viskozite ve stokes için kinematik viskozite . ^[85]

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

19. yüzyılın sonunda, elektriksel ölçümler için üç farklı ölçü birimi sistemi vardı: Gaussian veya ESU sistemi olarak da bilinen elektrostatik birimler için CGS tabanlı bir sistem, elektromekanik birimler için CGS tabanlı bir sistem (EMU) ve bir CGS tabanlı sistem. Metre Sözleşmesi tarafından tanımlanan birimlere dayalı uluslararası sistem. ^[93] elektrik dağıtım sistemleri için. Boyutsal analiz kullanarak elektrik birimlerini uzunluk, kütle ve zaman açısından çözme girişimleri zorluklarla karşı karşıya kaldı - boyutlar ESU veya EMU sistemlerinin kullanılmasına bağlıydı. ^[86] Bu anormallik, 1901'de Giovanni Giorgi'nin mevcut üç temel birimin yanında dördüncü bir temel birimin kullanılmasını savunduğu bir makale yayınladığı zaman çözüldü . Dördüncü birim elektrik akımı , voltaj veya elektrik direnci olarak seçilebilir . ^[94] Temel birim olarak 'amper' olarak adlandırılan elektrik akımı seçilmiş ve diğer elektriksel büyüklükler fizik yasalarına göre türetilmiştir. 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] [bs]} geçirgenlik için darcy ^[96] ve barometrik ve kan basıncı için " milimetre cıva " geliştirildi veya yayıldı, bunlardan bazıları tanımlarına standart yerçekimini dahil etti . ^[bt]

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

Birimlerin Pratik sistemi

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

9. CGPM, aynı zamanda, şu anda bilindiği şekliyle kuralların temeli oluşturulduğunda, sembollerin metrik sistemde yazılması için ilk resmi tavsiyeyi de onayladı. ^[98] Bu kurallar daha sonra genişletildi ve şimdi birim sembolleri ve isimleri, önek sembolleri ve isimleri, miktar sembollerinin nasıl yazılması ve kullanılması ve miktarların değerlerinin nasıl ifade edilmesi gerektiğini kapsar. ^{[29] : 104,130}

SI'ın doğuşu

1960 yılında, 11. CGPM, 12 yıllık çalışmanın sonuçlarını bir dizi 16 kararda sentezledi. Sistem , Uluslararası Birimler Sistemi olarak adlandırıldı ve SI, Fransızca adı olan Le Système International d'Unités'den kısaltıldı . ^{[29] : 110 [99]}

Tarihsel tanımlar

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

Erken 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 madde miktarını temsil eder. Bir cismin ivmesini uygulanan kuvvetle Newton yasası aracılığıyla ilişkilendirir , F = m × a : kuvvet eşittir kütle çarpı ivme. 1 kg'lık bir kütleye uygulanan 1 N (newton)'luk bir kuvvet, onu 1 m/s ^2'de hızlandıracaktır . Bu, nesne uzayda yüzüyor olsa da, örneğin Dünya yüzeyinde bir yerçekimi alanında da olsa doğrudur. Ağırlık, bir cisme yerçekimi alanı tarafından uygulanan kuvvettir ve bu nedenle ağırlığı, yerçekimi alanının gücüne bağlıdır. 1 kg'lık bir kütlenin Dünya yüzeyindeki ağırlığı m × g'dir ; kütle çarpı yerçekimi ivmesi, Dünya yüzeyinde 9.81 Newton ve Mars yüzeyinde yaklaşık 3.5 Newton. Yerçekiminden kaynaklanan ivme yerel olduğundan ve Dünya üzerinde konuma ve irtifaya göre değiştiğinden, ağırlık bir cismin bir özelliğinin hassas ölçümleri için uygun değildir ve bu da bir ağırlık birimini temel birim olarak uygun hale getirmez.

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 bireysel metrik birimler de vardır . Diğer metrik sistemlerin çoğu birimi SI tarafından tanınmaz. ^{[bw] [tarafından]}

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. Mekanik sektöründe gal , dyne , erg , barye vb. gibi SI tarafından tanınmayan birimleri ve ayrıca akışkanlar dinamiğindeki denge ve stokları içerir . Elektrik ve manyetizma miktarları için birimler söz konusu olduğunda, CGS sisteminin çeşitli versiyonları vardır. Bunlardan ikisi eskidir: CGS elektrostatik ('CGS-ESU', SI tarafından tanınmayan statcoulomb , statvolt , statampere vb. birimleriyle ) ve CGS elektromanyetik sistemi ('CGS-EMU', abamper , abcoulomb , oersted ile) , maxwell , abhenry , gilbert , vb.). ^[bz] Bu iki sistemin bir 'karışımı' hala popülerdir ve Gauss sistemi olarak bilinir ( gauss'u CGS-EMU biriminin santimetrekare başına maksimum hacmi için özel bir ad olarak içerir ). ^[CA]

Mühendislikte (elektrik mühendisliği dışında), eskiden , SI-tanınmayan birimleri arasında kilogram-kuvvet (kilopond), teknik atmosfer , metrik beygir gücü vb. bulunan yerçekimi metrik sistemini kullanma geleneği vardı. Metre-ton-saniye 1933'ten 1955'e kadar Sovyetler Birliği'nde kullanılan (mts) sistemi, sthène , pieze , vb. gibi SI tarafından tanınmayan birimlere sahipti . SI tarafından tanınmayan metrik birimlerin diğer grupları, iyonlaştırıcı radyasyonla ilgili çeşitli eski ve CGS birimleridir ( rutherford , curie , röntgen , rad , rem , vs.), radyometri ( langley , Jansky ), fotometri ( ışık birimi , NOx , Stilb , sirke , metre mum, ^{[107] : 17} lambert , apostilb , skot , brill , troland , Talbot , mum gücü , mum ), termodinamik ( kalori ) ve spektroskopi ( karşılıklı santimetre ).

Angström hala çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Daha önce bahsedilen kategorilerin hiçbirine uymayan SI tarafından tanınmayan diğer bazı metrik birimler şunlardır: are , bar , ahır , 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 yoğunluğunun birimi) ve λ (hacim birimi) . ^{[108] : 20–21} Bazı durumlarda, SI tarafından tanınmayan metrik birimler, bir metrik öneki tutarlı bir SI birimiyle birleştirerek oluşturulan eşdeğer SI birimlerine sahiptir . Örneğin,1  γ (manyetik akı yoğunluğu birimi) =1 nT ,1 Gal =1 cm⋅s ^-2 ,1 bari =1  deci pascal vb. (ilgili bir grup yazışmalar ^[bz] gibi1 abamper ≘1  deka amper ,1 abhenry ≘1  nano henry vb. ^[cb] ). Bazen bu bir metrik önek meselesi bile değildir: SI tarafından tanınmayan birim, SI'nin özel adı ve sembolü tanımadığı gerçeği dışında, bir SI tutarlı birimi ile tamamen aynı olabilir. Örneğin, nit , metrekare başına SI birimi kandela için yalnızca SI tarafından tanınmayan bir addır ve talbot, SI birimi lümen saniyesi için SI tarafından tanınmayan bir addır . Sıklıkla, SI olmayan bir metrik birim, bir SI birimiyle on faktörlük bir güçle ilişkilendirilir, ancak metrik ön eki olan biriyle ilişkilendirilmez, örn.1 din =10 ⁻⁵  Newton ,1 Å =10 ⁻¹⁰  m vb. (ve ^[bz] benzeri yazışmalar1 gauss ≘10 ⁻⁴  tesla ). Son olarak, SI birimlerine dönüştürme faktörleri on katı olmayan metrik birimler vardır, örn.1 kalori =4.184  joule ve1 kilogram-kuvvet =9.806 650  Newton . Bazı SI tarafından tanınmayan metrik birimler hala sıklıkla kullanılmaktadır, örneğin kalori (beslenmede), rem (ABD'de), jansky ( radyo astronomisinde ), karşılıklı santimetre (spektroskopide), gauss (sanayide) ve CGS-Gauss birimleri ^[ca] daha genel olarak (fiziğin bazı alt alanlarında), metrik beygir gücü (Avrupa'da motor gücü için), kilogram-kuvvet (Roket motoru itişi için, Çin'de ve bazen Avrupa'da), vb. Sthène ve rutherford gibi diğerleri artık nadiren kullanılmaktadır.