Uluslararası Birimler Sistemi

BIPM tarafından üretilen , 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 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 bu yana, 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 doğanın temel sabitlerinden tamamen teknik sabit K _cd'ye kadar değişir . 2019'dan önce h , e , k ve N _A a priori olarak tanımlanmıyordu, çok hassas ölçülen 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'yı tanımlamanın mevcut yolu , birimlerin gerçekleştirmelerinin kavramsal olarak tanımlardan ayrıldığı, giderek daha soyut ve idealize edilmiş formülasyona doğru onlarca yıllık bir hareketin bir sonucudur . Bunun bir sonucu, bilim ve teknolojiler geliştikçe, üniteyi yeniden tanımlamaya gerek kalmadan yeni ve üstün gerçekleşmelerin sunulabilmesidir. Artefaktlarla ilgili bir sorun, kaybolabilmeleri, hasar görebilmeleri veya değiştirilebilmeleridir; diğeri ise bilim ve teknolojideki ilerlemelerle azaltılamayacak belirsizlikler getirmeleridir. SI tarafından kullanılan son eser , bir 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 kullanıma sahip olan 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]} ) rapor verir ve bu komite de CGPM'ye rapor verir. Daha fazla ayrıntı için aşağıya bakın.

Birimlerle ilgili 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 , fiziksel zaman 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 geldiğine' dikkat edin. ^{[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, birim tutarlı bir türetilmiş birim olarak adlandırılır . ^{[Not 16]} SI'nın temel ve tutarlı türetilmiş birimleri birlikte tutarlı bir birimler sistemi ( tutarlı SI birimleri kümesi ) oluşturur. ^{[Not 17]} Yirmi iki uyumlu 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, yararlı ve tarihsel olarak iyi kurulmuş olduğu için korunur. ^[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 ön ek ' kilo- ' (sembol 'k') 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 ad 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 gösterdiğinden, yeni birim her zaman uyumlu birimin on katı veya alt katıdır. Böylelikle, SI içindeki birimler arasındaki dönüşüm her zaman on kuvvetiyle yapılır; 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 uyumlu 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 büyüklük 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' olarak adlandırılan 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, alışılagelmiş 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 geliştikçe 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'un} SI birimleri cinsinden ifade edildiğinde belirli kesin sayısal değerlere sahip olduğu bildirilerek tanımlanır . Muhtemelen bu sabitlerden en yaygın olarak 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 doğanın temel 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 andaki 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 miktar olarak gerçekleştirmek için bazı gerçek fiziksel prosedürler. diğer enerji durumlarıyla 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 matematik konuşma, 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 tanımlayıcı sabitin, sabitin ölçü birimini tanımlayan büyüklüğün belirlenmesi olarak alınabileceğine dikkat 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 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. Dahası, 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 ürünü olarak yazılabileceği gerçeğine tam bir benzetme olarak) temel SI birimlerinin güçleri). Örneğin kilogram, kg = ( Hz ) ( J⋅s ) / ( m / s ) ² şeklinde yazılabilir . ^{[Not 34]} Bu nedenle, kilogram üç tanımlayıcı sabit Δ 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 gerçekleştirileceği sorusu bu noktada hala açık olacaktır, ancak bu, joule'un pratikte nasıl gerçekleştirileceği sorusunun hala 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}

Diğer tanımlama yöntemlerine karşı temel sabitleri belirtme [ düzenle ]

SI sistemini tanımlamanın mevcut yolu , birimlerin gerçekleştirmelerinin kavramsal olarak tanımlardan ayrıldığı, giderek daha soyut ve idealize edilmiş formülasyona doğru onlarca yıllık 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 sunulabilmesidir. ^{[Not 31]} Birimler artık 'doğanın kuantum yapısı ve teknik yeteneklerimiz tarafından nihai olarak sınırlandırılan, 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 yenilik için fırsatlar yaratır ... teknoloji ilerledikçe artan doğrulukla. ' ^{[2] : 122} Uygulamada, CIPM Danışma Komiteleri sözde " yanlış uygulamalar " sağlar(pratik teknikler), ^[12] birimlerin en iyi deneysel gerçekleştirmeleri olduğuna inanılanların açıklamalarıdır. ^[20]

Bu sistem, bu birimleri tanımlamak için birimlerin gerçekleştirilmesi olarak eserleri ( prototipler 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]} Bir önemli 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 , 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe giren temel birimlerin tanımında bir revizyona 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 yönelik çeşitli başka yaklaşımlar da vardı. Biri, belirli bir maddenin belirli bir fiziksel durumundan yararlandı ( kelvin ^{[29] : 113-4} tanımında kullanılan suyun üçlü noktası ); diğerleri idealize deneysel reçetelere ^{[2] : 125} ( amper ^{[29] : 113'ün} eski SI tanımında ve kandela'nın ^{[29] : 115} eski SI tanımında (ilk olarak 1979'da yürürlüğe girmiştir) olduğu gibi) atıfta bulundu .

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 alınan metrik standartlarla değiştirildi. ^[30]

1901 yılında Giovanni Giorgi , Associazione elettrotecnica italiana  [ it ] 'e (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 Komitesinin tavsiyesine dayanarak çalışır. ^{[34] [Not 49]} Bu komitelerden biri , Uluslararası Birimler Sisteminin (SI) geliştirilmesi, SI broşürünün ardışık baskılarının hazırlanması ve ölçüm birimleriyle ilgili konularda CIPM'ye tavsiyeler. ^[35]Birimlerin ve SI'nın tanımı ile 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 dışındaki birimler ^{[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 form. Örneğin, 1 N = 1 kg × 1 m / s ² , bir newton'un bir kütleyi hızlandırmak için gerekli 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 türetilmiş miktarlara uygulanır ve bu nedenle bağımsız değildir; 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 yararlı 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 üsleridir 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 bir zaman temeli olarak kullanmıştır ve ayak veya poundun aksine , bunlar nerede ölçülürse ölçülsün aynıydı. Radyan , varlık1/2πmatematiksel avantajları vardır, ancak nadiren navigasyon için kullanılır. Dahası, 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. Kataloglanmış birimler aşağıda verilmiştir:

Bu birimler, kilovat saat (1 kW⋅h = 3,6 MJ) gibi ortak birimlerdeki 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 nicelikler, tanım ve metodolojinin iyileştirmeleridir, ancak yine de aynı büyüklüktedir. Laboratuvar hassasiyetinin 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 saniyelik 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 madeni 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 şebeke 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 adlandırılsa 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, araya boşluk bırakmadan 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.
• Bir 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. Ön ekli 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 birimler için semboller bir solidus (/) ile birleştirilir veya negatif üs olarak verilir . Örneğin, "saniye başına metre" m / s, m s ⁻¹ , m⋅s ⁻¹ veyam/s. Parantez olmadan bir merkez nokta (veya boşluk) veya bir solidus tarafından takip edilen bir solidus belirsizdir ve bundan kaçınılması gerekir; 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 litreİstisnai olarak, büyük harf "L" veya küçük harf "l" kullanılarak yazılabilir, bu karar, küçük harf "l" ile "1" rakamı arasındaki benzerlikten kaynaklanan bir karar, özellikle belirli yazı tipleri veya İngilizce tarzı el yazısıyla. Amerikan NIST, Amerika Birleşik Devletleri'nde "l" yerine "L" kullanılmasını önermektedir.
• Sembollerin çoğul bir biçimi 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 temsil eder (miliwatt ve megawatt).
• 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 Avrupası ülkelerinde kullanılır . ^[57]
• Boşluklar binlik ayırıcı olarak kullanılmalıdır (1 000 000 virgül veya nokta (1,000,000 ya da 1.000.000) aksine) farklı ülkelerde bu formlar arasındaki varyasyon sonucunda ortaya çıkan karışıklığı azaltmak için.
• Bir sayı içinde, bir bileşik birim içinde veya sayı ile birim arasında herhangi bir satır kırılmasından kaçınılmalıdır. Bunun mümkün olmadığı durumlarda, 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]

Matbaalar , kelime işlemciler , daktilolar ve benzerleri kullanılarak metnin üretilmesine ilişkin diğer kurallar ^{[Not 62]} belirlenmiştir .

Uluslararası Miktarlar Sistemi [ değiştir ]

SI birimlerinin tanımlandığı bağlamı sağlayan miktarlar ve denklemler artık Uluslararası Nicelikler 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 ve çelişkili olmayan denklemlerle türetilir. ISQ, SI birimleriyle ölçülen miktarları tanımlar. ^[60] ISQ uluslararası standart olarak, kısmen, düzenlenmesini ISO / IEC 80000 yayınlanması ile 2009 yılında tamamlanan, ISO 80000-1 ,^[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, birimle aynı türden bir niceliğin değerini ve ilişkili belirsizliğini belirlemek için tanımın 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 geçirmeye yönelik uygulamada, 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 desteklenmesi. ^[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 yapılan 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}

The range of defined prefixes pico- (10⁻¹²) to tera- (10¹²) was extended to 10⁻²⁴ to 10²⁴.^{[29]:152[29]:158[29]:164}

The 1960 definition of the standard metre in terms of wavelengths of a specific emission of the krypton-86 atom was replaced with the distance that light travels in vacuum in exactly 1/299792458 second, so that the speed of light is now an exactly specified constant of nature.

A few changes to notation conventions have also been made to alleviate lexicographic ambiguities. An analysis under the aegis of CSIRO, published in 2009 by the Royal Society, has pointed out the opportunities to finish the realisation of that goal, to the point of universal zero-ambiguity machine readability.^[69]

2019 redefinitions[edit]

Reverse dependencies of the SI base units on seven physical constants, which are assigned exact numerical values in the 2019 redefinition. Unlike in the previous definitions, the base units are all derived exclusively from constants of nature. Arrows are shown in the opposite direction compared to typical dependency graphs, i.e. ${\displaystyle a\rightarrow b}$ in this chart means ${\displaystyle b}$ depends on ${\displaystyle a}$.

After the metre was redefined in 1960, the International Prototype of the Kilogram (IPK) was the only physical artefact upon which base units (directly the kilogram and indirectly the ampere, mole and candela) depended for their definition, making these units subject to periodic comparisons of national standard kilograms with the IPK.^[70] During the 2nd and 3rd Periodic Verification of National Prototypes of the Kilogram, a significant divergence had occurred between the mass of the IPK and all of its official copies stored around the world: the copies had all noticeably increased in mass with respect to the IPK. During extraordinary verifications carried out in 2014 preparatory to redefinition of metric standards, continuing divergence was not confirmed. Nonetheless, the residual and irreducible instability of a physical IPK undermined the reliability of the entire metric system to precision measurement from small (atomic) to large (astrophysical) scales.

A proposal was made that:^[71]

• In addition to the speed of light, four constants of nature – the Planck constant, an elementary charge, the Boltzmann constant, and the Avogadro constant – be defined to have exact values
• The International Prototype of the Kilogram be retired
• The current definitions of the kilogram, ampere, kelvin, and mole be revised
• The wording of base unit definitions should change emphasis from explicit unit to explicit constant definitions.

The new definitions were adopted at the 26th CGPM on 16 November 2018, and came into effect on 20 May 2019.^[72] The change was adopted by the European Union through Directive (EU) 2019/1258.^[73]

History[edit]

The improvisation of units[edit]

The units and unit magnitudes of the metric system which became the SI were improvised piecemeal from everyday physical quantities starting in the mid-18th century. Only later were they moulded into an orthogonal coherent decimal system of measurement.

The degree centigrade as a unit of temperature resulted from the scale devised by Swedish astronomer Anders Celsius in 1742. His scale counter-intuitively designated 100 as the freezing point of water and 0 as the boiling point. Independently, in 1743, the French physicist Jean-Pierre Christin described a scale with 0 as the freezing point of water and 100 the boiling point. The scale became known as the centi-grade, or 100 gradations of temperature, scale.

The metric system was developed from 1791 onwards by a committee of the French Academy of Sciences, commissioned to create a unified and rational system of measures.^[75] The group, which included preeminent French men of science,^[76]:89 used the same principles for relating length, volume, and mass that had been proposed by the English clergyman John Wilkins in 1668^[77][78] and the concept of using the Earth's meridian as the basis of the definition of length, originally proposed in 1670 by the French abbot Mouton.^[79][80]

In March 1791, the Assembly adopted the committee's proposed principles for the new decimal system of measure including the metre defined to be 1/10,000,000 of the length of the quadrant of Earth's meridian passing through Paris, and authorised a survey to precisely establish the length of the meridian. In July 1792, the committee proposed the names metre, are, litre and grave for the units of length, area, capacity, and mass, respectively. The committee also proposed that multiples and submultiples of these units were to be denoted by decimal-based prefixes such as centi for a hundredth and kilo for a thousand.^[81]:82

Later, during the process of adoption of the metric system, the Latin gramme and kilogramme, replaced the former provincial terms gravet (1/1000 grave) and grave. In June 1799, based on the results of the meridian survey, the standard mètre des Archives and kilogramme des Archives were deposited in the French National Archives. Subsequently, that year, the metric system was adopted by law in France.^{[87] [88]} The French system was short-lived due to its unpopularity. Napoleon ridiculed it, and in 1812, introduced a replacement system, the mesures usuelles or "customary measures" which restored many of the old units, but redefined in terms of the metric system.

During the first half of the 19th century there was little consistency in the choice of preferred multiples of the base units: typically the myriametre (10000 metres) was in widespread use in both France and parts of Germany, while the kilogram (1000 grams) rather than the myriagram was used for mass.^[74]

In 1832, the German mathematician Carl Friedrich Gauss, assisted by Wilhelm Weber, implicitly defined the second as a base unit when he quoted the Earth's magnetic field in terms of millimetres, grams, and seconds.^[82] Prior to this, the strength of the Earth's magnetic field had only been described in relative terms. The technique used by Gauss was to equate the torque induced on a suspended magnet of known mass by the Earth's magnetic field with the torque induced on an equivalent system under gravity. The resultant calculations enabled him to assign dimensions based on mass, length and time to the magnetic field.^{[Note 65][89]}

A candlepower as a unit of illuminance was originally defined by an 1860 English law as the light produced by a pure spermaceti candle weighing 1⁄6 pound (76 grams) and burning at a specified rate. Spermaceti, a waxy substance found in the heads of sperm whales, was once used to make high-quality candles. At this time the French standard of light was based upon the illumination from a Carcel oil lamp. The unit was defined as that illumination emanating from a lamp burning pure rapeseed oil at a defined rate. It was accepted that ten standard candles were about equal to one Carcel lamp.

Metre Convention[edit]

A French-inspired initiative for international cooperation in metrology led to the signing in 1875 of the Metre Convention, also called Treaty of the Metre, by 17 nations.^{[Note 66][76]:353–354} Initially the convention only covered standards for the metre and the kilogram. In 1921, the Metre Convention was extended to include all physical units, including the ampere and others thereby enabling the CGPM to address inconsistencies in the way that the metric system had been used.^[83][29]:96

A set of 30 prototypes of the metre and 40 prototypes of the kilogram,^{[Note 67]} in each case made of a 90% platinum-10% iridium alloy, were manufactured by British metallurgy specialty firm^(who?) and accepted by the CGPM in 1889. One of each was selected at random to become the International prototype metre and International prototype kilogram that replaced the mètre des Archives and kilogramme des Archives respectively. Each member state was entitled to one of each of the remaining prototypes to serve as the national prototype for that country.^[90]

The treaty also established a number of international organisations to oversee the keeping of international standards of measurement:^[91][92]

The CGS and MKS systems[edit]

In the 1860s, James Clerk Maxwell, William Thomson (later Lord Kelvin) and others working under the auspices of the British Association for the Advancement of Science, built on Gauss's work and formalised the concept of a coherent system of units with base units and derived units christened the centimetre–gram–second system of units in 1874. The principle of coherence was successfully used to define a number of units of measure based on the CGS, including the erg for energy, the dyne for force, the barye for pressure, the poise for dynamic viscosity and the stokes for kinematic viscosity.^[85]

In 1879, the CIPM published recommendations for writing the symbols for length, area, volume and mass, but it was outside its domain to publish recommendations for other quantities. Beginning in about 1900, physicists who had been using the symbol "μ" (mu) for "micrometre" or "micron", "λ" (lambda) for "microlitre", and "γ" (gamma) for "microgram" started to use the symbols "μm", "μL" and "μg".^[93]

At the close of the 19th century three different systems of units of measure existed for electrical measurements: a CGS-based system for electrostatic units, also known as the Gaussian or ESU system, a CGS-based system for electromechanical units (EMU) and an International system based on units defined by the Metre Convention.^[94] for electrical distribution systems. Attempts to resolve the electrical units in terms of length, mass, and time using dimensional analysis was beset with difficulties—the dimensions depended on whether one used the ESU or EMU systems.^[86] This anomaly was resolved in 1901 when Giovanni Giorgi published a paper in which he advocated using a fourth base unit alongside the existing three base units. The fourth unit could be chosen to be electric current, voltage, or electrical resistance.^[95] Electric current with named unit 'ampere' was chosen as the base unit, and the other electrical quantities derived from it according to the laws of physics. This became the foundation of the MKS system of units.

In the late 19th and early 20th centuries, a number of non-coherent units of measure based on the gram/kilogram, centimetre/metre, and second, such as the Pferdestärke (metric horsepower) for power,^{[96][Note 68]} the darcy for permeability^[97] and "millimetres of mercury" for barometric and blood pressure were developed or propagated, some of which incorporated standard gravity in their definitions.^{[Note 69]}

At the end of the Second World War, a number of different systems of measurement were in use throughout the world. Some of these systems were metric system variations; others were based on customary systems of measure, like the U.S customary system and Imperial system of the UK and British Empire.

The Practical system of units[edit]

In 1948, the 9th CGPM commissioned a study to assess the measurement needs of the scientific, technical, and educational communities and "to make recommendations for a single practical system of units of measurement, suitable for adoption by all countries adhering to the Metre Convention".^[98] This working document was Practical system of units of measurement. Based on this study, the 10th CGPM in 1954 defined an international system derived from six base units including units of temperature and optical radiation in addition to those for the MKS system mass, length, and time units and Giorgi's current unit. Six base units were recommended: the metre, kilogram, second, ampere, degree Kelvin, and candela.

The 9th CGPM also approved the first formal recommendation for the writing of symbols in the metric system when the basis of the rules as they are now known was laid down.^[99] These rules were subsequently extended and now cover unit symbols and names, prefix symbols and names, how quantity symbols should be written and used, and how the values of quantities should be expressed.^[29]:104,130

Birth of the SI[edit]

In 1960, the 11th CGPM synthesised the results of the 12-year study into a set of 16 resolutions. The system was named the International System of Units, abbreviated SI from the French name, Le Système International d'Unités.^{[29]:110[100]}

Historical definitions[edit]

When Maxwell first introduced the concept of a coherent system, he identified three quantities that could be used as base units: mass, length, and time. Giorgi later identified the need for an electrical base unit, for which the unit of electric current was chosen for SI. Another three base units (for temperature, amount of substance, and luminous intensity) were added later.

The early metric systems defined a unit of weight as a base unit, while the SI defines an analogous unit of mass. In everyday use, these are mostly interchangeable, but in scientific contexts the difference matters. Mass, strictly the inertial mass, represents a quantity of matter. It relates the acceleration of a body to the applied force via Newton's law, F = m × a: force equals mass times acceleration. A force of 1 N (newton) applied to a mass of 1 kg will accelerate it at 1 m/s². This is true whether the object is floating in space or in a gravity field e.g. at the Earth's surface. Weight is the force exerted on a body by a gravitational field, and hence its weight depends on the strength of the gravitational field. Weight of a 1 kg mass at the Earth's surface is m × g; mass times the acceleration due to gravity, which is 9.81 newtons at the Earth's surface and is about 3.5 newtons at the surface of Mars. Since the acceleration due to gravity is local and varies by location and altitude on the Earth, weight is unsuitable for precision measurements of a property of a body, and this makes a unit of weight unsuitable as a base unit.

Metric units that are not recognised by the SI[edit]

Although the term metric system is often used as an informal alternative name for the International System of Units,^[104] other metric systems exist, some of which were in widespread use in the past or are even still used in particular areas. There are also individual metric units such as the sverdrup that exist outside of any system of units. Most of the units of the other metric systems are not recognised by the SI.^{[Note 72][Note 74]}

Here are some examples. The centimetre–gram–second (CGS) system was the dominant metric system in the physical sciences and electrical engineering from the 1860s until at least the 1960s, and is still in use in some fields. It includes such SI-unrecognised units as the gal, dyne, erg, barye, etc. in its mechanical sector, as well as the poise and stokes in fluid dynamics. When it comes to the units for quantities in electricity and magnetism, there are several versions of the CGS system. Two of these are obsolete: the CGS electrostatic ('CGS-ESU', with the SI-unrecognised units of statcoulomb, statvolt, statampere, etc.) and the CGS electromagnetic system ('CGS-EMU', with abampere, abcoulomb, oersted, maxwell, abhenry, gilbert, etc.).^{[Note 75]} A 'blend' of these two systems is still popular and is known as the Gaussian system (which includes the gauss as a special name for the CGS-EMU unit maxwell per square centimetre).^{[Note 76]}

In engineering (other than electrical engineering), there was formerly a long tradition of using the gravitational metric system, whose SI-unrecognised units include the kilogram-force (kilopond), technical atmosphere, metric horsepower, etc. The metre–tonne–second (mts) system, used in the Soviet Union from 1933 to 1955, had such SI-unrecognised units as the sthène, pièze, etc. Other groups of SI-unrecognised metric units are the various legacy and CGS units related to ionising radiation (rutherford, curie, roentgen, rad, rem, etc.), radiometry (langley, jansky), photometry (phot, nox, stilb, nit, metre-candle,^[108]:17 lambert, apostilb, skot, brill, troland, talbot, candlepower, candle), thermodynamics (calorie), and spectroscopy (reciprocal centimetre).

The angstrom is still used in various fields. Some other SI-unrecognised metric units that don't fit into any of the already mentioned categories include the are, bar, barn, fermi, gradian (gon, grad, or grade), metric carat, micron, millimetre of mercury, torr, millimetre (or centimetre, or metre) of water, millimicron, mho, stere, x unit, γ (unit of mass), γ (unit of magnetic flux density), and λ (unit of volume).^{[109]:20–21} In some cases, the SI-unrecognised metric units have equivalent SI units formed by combining a metric prefix with a coherent SI unit. For example, 1 γ (unit of magnetic flux density) = 1 nT, 1 Gal = 1 cm⋅s⁻², 1 barye = 1 decipascal, etc. (a related group are the correspondences^{[Note 75]} such as 1 abampere ≘ 1 decaampere, 1 abhenry ≘ 1 nanohenry, etc.^{[Note 77]}). Sometimes it is not even a matter of a metric prefix: the SI-nonrecognised unit may be exactly the same as an SI coherent unit, except for the fact that the SI does not recognise the special name and symbol. For example, the nit is just an SI-unrecognised name for the SI unit candela per square metre and the talbot is an SI-unrecognised name for the SI unit lumen second. Frequently, a non-SI metric unit is related to an SI unit through a power of ten factor, but not one that has a metric prefix, e.g. 1 dyn = 10⁻⁵ newton, 1 Å = 10⁻¹⁰ m, etc. (and correspondences^{[Note 75]} like 1 gauss ≘ 10⁻⁴ tesla). Finally, there are metric units whose conversion factors to SI units are not powers of ten, e.g. 1 calorie = 4.184 joules and 1 kilogram-force = 9.806650 newtons. Some SI-unrecognised metric units are still frequently used, e.g. the calorie (in nutrition), the rem (in the U.S.), the jansky (in radio astronomy), the reciprocal centimetre (in spectroscopy), the gauss (in industry) and the CGS-Gaussian units^{[Note 76]} more generally (in some subfields of physics), the metric horsepower (for engine power, in Europe), the kilogram-force (for rocket engine thrust, in China and sometimes in Europe), etc. Others are now rarely used, such as the sthène and the rutherford.

See also[edit]

• Non-SI units mentioned in the SI

Notes[edit]

References[edit]