Leksikon

Det internationale system for enheder (SI, Système International d’Unités) er defineret ud fra syv grundenheder. Ud fra de syv grundenheder kan alle øvrige målestørrelser tildeles en afledt enhed. Definitionen for de syv grundenheder fastsættes af BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) og er udførligt beskrevet i deres SI-brochure. En kort beskrivelse følger i tabellen nedenfor.

SI-enheder

SI-enhedssystemet blev d. 20. maj 2019 – 144-årsdagen for Meterkonventionen – redefineret til udelukkende at være baseret på syv naturkonstanter, der i samme ombæring fik en fast defineret værdi. Systemet er altså ikke længere baseret på fysiske objekter som f.eks. kilogramsloddet i Paris, men udelukkende på størrelser som kan måles i et tilpas avanceret laboratorium. Dette har dog gjort, at enhederne er blevet mere tekniske i deres definitioner og ikke nødvendigvis har en intuitiv pendant. Nedenfor er en opsummering af de syv grundenheder i SI-systemet og i visse tilfælde deres realisering.

Størrelse Enhed Symbol SI-definitioner
Tid Sekund s Et sekund er varigheden af 9\,192\,631\,770 perioder af strålingen fra cæsium-133 atomet ved overgang mellem grundtilstandens to hyperfinstruktur-niveauer.
Længde Meter m En meter er længden af den strækning, lyset tilbagelægger i det tomme rum i et tidsrum på 1/299\,792\,458 sekund.
Masse Kilogram kg Et kilogram er defineret ved at bruge den fastlagte værdi for Plancks konstant h=6,\!626\,070\,15 \times 10^{-34} J s. En mulig realisering med denne definition er Kibble-vægten, der bruger kraften fra et induceret magnetfelt til at balancere det objekt, man ønsker at kende massen af.
Elektrisk strøm Ampere A En ampere er den mængde strøm, der opstår, når 1/(1,\!602\,176\,634 \times 10^{-19}) elementarladninger pr. sekund flyder gennem en ledning.
Termodynamisk
temperatur
Kelvin K En kelvin er lig med ændringen i den termodynamiske temperatur, der resulterer i en ændring af termisk energi på kT = 1,\!380\,649 \times 10^{-23} J.
Stofmængde Mol mol Et mol er stofmængden af et system, der består af præcis 6,\!022\,140\,76 \times 10^{23} enheder.
Lysstyrke Candela cd En candela er defineret som lysstyrken i en given retning af en lyskilde, der udsender monokromatisk lys med en frekvens på 540 \times 10^{12} hertz, og hvis strålingsstyrke i denne retning er 1/683 watt pr. steradian.

 

Historisk forklaring for enhederne

Gennem tiden har definitionerne ændret sig.

Sekundet var således oprindelig defineret ved at der skulle være 60 x 60 x 24 = 86 400 sekunder på en dag.

Meteren blev defineret ved, at afstanden fra Ækvator til Nordpolen skulle svare til 10 millioner meter (dvs. 10 000 km).

Et kilogram blev defineret ved at være massen af den mængde vand, som kan være i en kvadratisk beholder med invendige sidelængder på 10 cm.

Ampere var defineret ved at være den mængde strøm, der skulle sendes igennem en opløsning af sølvnitrat, således at der opnås en aflejring på 1,118 milligram sølv pr. sekund.

Termodynamisk temperatur var oprindelig givet ved Celcius-skalaen, som var bestemt ved, at der skulle være 100 grader mellem frysepunktet og kogepunktet for vand.

Candela var givet ved lysstyrken, der bliver udsendt fra en speciel standardolielampe.

 

Definitionerne var indrettet sådan, at det ville være nemt for enhver at lave en relativt god realisering af enhederne. Definitionerne var dog ikke tilstrækkelig stabile til at understøtte nye behov, der opstod i løbet af den teknologiske udvikling op igennem industrialiseringen og videre til i dag.

Derfor har man skridt for skridt udviklet mere stabile definitioner. En ny definition af en enhed ligger altid tæt på den gamle, således at samfundet ikke skal konfronteres med nye enheder, hver gang definitionerne er bliver ændret. Således kan enhederne stadig let tilnærmes med de oprindelige, simplere definitioner. Det seneste tiltag inden for metrologiverden er, at der arbejdes på at definere alle grundenhederne ud fra naturkonstanter,  dvs. lysets hastighed i vakuum, Plancks konstant, elementarladningen, Boltzmanns konstant og Avogadros konstant. Dette giver dog anledning til knap så håndgribelige definitioner, da realiseringen af grundenhederne nødvendigvis må etableres via komplekse laboratorieopstillinger, der skal bekræfte værdien af de pågældende naturkonstanter.

Det amerikanske NMI, NIST, har en uddybende gennemgang af SI-enhederne og deres historie http://physics.nist.gov/cuu/Units/.