Базовая единица СИ - SI base unit

В базовые единицы СИ являются стандартными единицами измерения , определенные Международной системе единиц (СИ) для семи базовых величин того , что теперь известно как Международная система величин : они особенно базовый набор , из которого все другие единицы СИ может быть выведенным . Единицами и их физическими величинами являются секунды для времени , метр для длины , килограмм для массы , ампер для электрического тока , кельвин для термодинамической температуры , моль для количества вещества и кандела для силы света . Базовые единицы СИ являются фундаментальной частью современной метрологии и, следовательно, частью основы современной науки и техники.

Базовые единицы СИ образуют набор взаимно независимых измерений, как того требует анализ размерностей, обычно используемый в науке и технике.

Имена и символы основных единиц СИ пишутся строчными буквами, за исключением символов названных в честь человека, которые пишутся с заглавной буквы. Например, у измерителя есть символ m, а у кельвина - символ K, потому что он назван в честь лорда Кельвина, а ампер с символом A назван в честь Андре-Мари Ампера .

Ряд других единиц, таких как литр , астрономическая единица и электронвольт , формально не являются частью СИ, но принимаются для использования с СИ .

Определения

20 мая 2019 года, в качестве заключительного акта переопределения базовых единиц СИ в 2019 году , МБМВ официально ввел следующие новые определения, заменяющие предыдущие определения базовых единиц СИ .

Базовые единицы СИ
Имя Условное обозначение Мера Формальное определение после 2019 года Историческое происхождение / обоснование
Символ размера
второй s время Второй, символ s, является единицей измерения времени в системе СИ . Он определяется путем принятия фиксированного числового значения частоты цезия ∆ ν Cs , невозмущенной частоты сверхтонкого перехода основного состояния атома цезия 133 , как9 192 631 770 при выражении в Гц, что равно с -1 ». День делится на 24 часа, каждый час делится на 60 минут, каждая минута делится на 60 секунд.
Вторым является 1 / (24 × 60 × 60) в день . Исторически этот день определялся как средний солнечный день ; т.е. среднее время между двумя последовательными наступлениями местного кажущегося солнечного полудня .
Т
метр м длина "Метр (символ m) - это единица измерения длины в системе СИ . Он определяется путем принятия фиксированного числового значения скорости света в вакууме c равным299 792 458 при выражении в единицах мс -1 , где секунда определяется в единицах ν Cs ». 1 / 10 000 000 расстояния от Земли экватора «s к Северному полюсу , измеренное на средней дуге через Париж . L
килограмм кг масса "Килограмм, символ кг, является единицей массы в системе СИ . Он определяется путем принятия фиксированного числового значения постоянной Планка h равным6,626 070 15 × 10 -34 при выражении в единицах Дж с , что равно кг м 2 с -1 , где метр и секунда определены в терминах c и ∆ ν Cs ». Масса одного литра в воде при температуре плавления льда. Литр - это одна тысячная кубического метра. M
ампер А электрический ток "Ампер, символ А, является единицей измерения электрического тока в системе СИ . Он определяется путем принятия фиксированного числового значения элементарного заряда е равным1,602 176 634 × 10 −19 при выражении в единице C, которая равна A s , где секунда определяется через ∆ ν Cs ». Первоначальный «международный ампер» был определен электрохимически как ток, необходимый для осаждения 1,118 миллиграмма серебра в секунду из раствора нитрата серебра . По сравнению с SI-амперами разница составляет 0,015%. Тем не менее, последнее определение до 2019 года было: «Ампер - это тот постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с незначительным круглым поперечным сечением и размещать в вакууме на расстоянии одного метра друг от друга, он будет производить между ними. проводит силу, равную2 × 10 -7 ньютонов на метр длины ". Это привело к определению проницаемости вакуума как
μ 0 =4 π × 10 −7  Гн / м или N / A 2 или T m / A или Wb / (A m) или Vs / ( A m)
я
кельвин K термодинамическая температура «Кельвин, символ K, является единицей измерения термодинамической температуры в системе СИ . Он определяется путем принятия фиксированного числового значения постоянной Больцмана k равным1,380 649 × 10 −23 при выражении в единицах ДжК −1 , что равно кг м 2 с −2 К −1 , где килограмм, метр и секунда определяются через h , c и ∆ ν Cs ». Шкала Цельсия : шкала Кельвина использует градусы Цельсия для своего приращения единицы, но является термодинамической шкалой (0 K - это абсолютный ноль ). Θ
крот моль количество вещества «Мол, символ моль, является единицей СИ количества вещества . Один моль содержит ровно 6.022 140 76 × 10 23 элементарных звеньев. Это число является фиксированным численное значение постоянной Авогадро , N A , при выраженной в единичном моль −1 и называется числом Авогадро . Количество вещества, символ n , в системе является мерой количества определенных элементарных сущностей. Элементарная сущность может быть атомом, молекулой, ионом, электроном, любым другим частица или указанная группа частиц ". Атомная масса или молекулярная масса, деленная на константу молярной массы , 1 г / моль. N
кандела CD интенсивность света Кандела, символ cd, является единицей СИ для силы света в заданном направлении. Она определяется путем принятия фиксированного числового значения световой отдачи монохроматического излучения с частотой540 × 10 12  Гц , K cd , должно быть 683 при выражении в единицах лм Вт -1 , что равно кд стер Вт -1 или кд стер кг -1 м -2 с 3 , где килограмм, метр и вторые определены через h , c и ∆ ν Cs ". Сила свечей основана на свете, излучаемом горящей свечой стандартных свойств. J

2019 новое определение базовых единиц СИ

Новая СИ: зависимость определений базовых единиц от физических констант с фиксированными числовыми значениями и от других базовых единиц, полученных из того же набора констант. Стрелки показаны в противоположном направлении по сравнению с типичными графиками зависимостей , т.е. на этой диаграмме означает, что зависит от .
Система СИ после 1983 года, но до переопределения 2019 года: зависимость определений базовой единицы от других основных единиц (например, метр определяется как расстояние, пройденное светом за определенную долю секунды ), с константами природы и артефакты, используемые для их определения (например, масса IPK в килограмме).

Новые определения базовых единиц были утверждены 16 ноября 2018 года и вступили в силу 20 мая 2019 года. Определения базовых единиц изменялись несколько раз с момента принятия Метрической конвенции 1875 года, и произошли новые добавления базовых единиц. После переопределения метра в 1960 году килограмм был единственной базовой единицей, все еще определяемой непосредственно в терминах физического артефакта, а не свойства природы. Это привело к тому, что ряд других базовых единиц СИ был определен косвенно через массу того же артефакта; моль , то ампер , а кандела были связаны через их определение к массе международного прототипа килограмма , грубо Golfball размера платины - иридий цилиндр хранится в хранилище около Парижа.

Задача метрологии - определить килограмм в терминах фундаментальной постоянной , точно так же, как метр теперь определяется в терминах скорости света . 21-я Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM, 1999) поставила эти усилия на официальную основу и рекомендовала «национальным лабораториям продолжить свои усилия по совершенствованию экспериментов, которые связывают единицу массы с фундаментальными или атомными константами с перспективой на будущее. переопределение килограмма ». Две возможности привлекли особое внимание: на постоянную Планка и постоянную Авогадро .

В 2005 году Международный комитет мер и весов (CIPM) одобрил подготовку новых определений килограмма, ампера и кельвина и отметил возможность нового определения моля на основе постоянной Авогадро. 23-я ГКБВ (2007 г.) решила отложить любые формальные изменения до следующей Генеральной конференции в 2011 г.

В записке для CIPM в октябре 2009 года, Ян Миллс, президент Консультативного комитета CIPM - Units (CCU), каталогизировал неопределенности фундаментальных констант физики в соответствии с текущими определениями и их значениями в соответствии с предложенным новым определением . Он призвал CIPM принять предлагаемые изменения в определении килограмма , ампера , кельвина и моля, чтобы они были привязаны к значениям фундаментальных констант, а именно постоянной Планка ( h ), заряда электрона ( e ), постоянная Больцмана ( к ), и постоянная Авогадро ( N ). Такой подход был одобрен в 2018 году только после того, как измерения этих констант были достигнуты с достаточной точностью.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки