Internationella måttenhetssystemet

Datorformgiven illustration föreställande den prototyp som tidigare definierade enkilogramsvikten.
En tumgraderad linjal ger en uppfattning om viktens storlek.

Internationella måttenhetssystemet eller SI från franskans "Système International d'Unités" (ofta ses även den tautologiska sammansättningen SI-systemet), är en internationell standard för måttenheter och prefix. Måttsystemet bygger på ett antal grundenheter som är noggrant definierade. Ett stort antal andra enheter härleds sedan från grundenheterna.

SI har utvecklats ur metersystemet via MKSA-systemet (i konkurrens med CGS-systemet) och fick det nuvarande namnet 1960, då det innefattade 6 grundstorheter och ett flertal härledda storheter. En sjunde grundstorhet, substansmängd (med enheten mol), tillkom på 1970-talet.

Historia

Länder som inte använder SI-systemet i rött: USA, Liberia och Myanmar.
Årtal då världens stater införde SI-systemet. De svartmarkerade staterna använder fortfarande inte SI-systemet.

Metersystemet utformades av en grupp forskare. Bland dem fanns Antoine Lavoisier, som är känd som "den moderna kemins fader". Dessa forskare hade fått i uppdrag av Ludvig XVI av Frankrike att skapa ett enhetligt och rationellt system av mätmetoder. Systemet antogs av den nya regeringen efter den franska revolutionen. Den 1 augusti 1793 antog nationalkonventet den nya enheten "meter" med en preliminär längd samt andra enheter med preliminära definitioner och villkor. Den 7 april 1795 (loi du 18 germinal, en III) ersatte uttrycket "gram" och "kilo" de tidigare termerna "gravet" (mer korrekt "milligrave") och grave. Metersystemet antogs slutgiltigt i Frankrike den 10 december 1799, en månad efter Napoleons statskupp. Ursprungligen infördes också decimaltid, med dygn, decidygn och centidygn som enheter, men det vann aldrig acceptans.

Historien om metersystemet innehåller ett antal olika varianter, vars användning har spridit sig runt om i världen för att ersätta många traditionella mätsystem. Vid slutet av andra världskriget var ett antal olika system för mätning fortfarande i användning runt om i världen. Vissa av dem var variationer av metersystemet, medan andra byggde på traditionella system. Man upptäckte att ytterligare åtgärder behövdes för att främja ett globalt mätsystem. Som ett resultat av den 9:e Allmänna konferensen för mått och vikt (CGPM) 1948, begärde Internationella kommittén för vikt och mått (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM) en internationell studie av behoven av mätning inom det vetenskapliga, tekniska, och utbildningsväsendet.

Baserat på resultaten av denna studie beslöts under den 10:e CGPM 1954 att ett internationellt system skulle härledas från sex basenheter för att möjliggöra mätning av temperatur och optisk strålning utöver mekaniska och elektromagnetiska mängder. De sex basenheterna som rekommenderades var meter, kilogram, sekund, ampere, grad Kelvin (senare omdöpt till kelvin) och candela. 1960 döpte den 11:e CGPM systemet till ”the International System of Units” (det internationella systemet av enheter), förkortat SI från det franska namnet, ”Le Système international d'unités”. En sjunde basenhet, mol, lades till 1971 av den 14:e CGPM.

SI har införts i land efter land. Endast USA, Myanmar och Liberia har officiellt inte infört SI-enheter. I Storbritannien gäller enligt EU-lagar (2009/3/EC) att gamla enheter får användas parallellt med SI-enheter tills vidare, åtminstone för handelsvaror. Längs vägarna i Storbritannien skyltas endast med engelska enheter, men SI-enheter har införts i Irland.

Sedan 1 januari 2010 måste man enligt EU-direktiv 80/181/EEC,[1] som också gäller som svensk lag (1992:1514)[2] och förordning (1993:1066) från riksdagen[3] och Styrelsen för ackreditering och teknisk kontroll[källa behövs], alltid använda SI-enheter och vissa andra godkända enheter såsom minut, timme, liter och ton. Dock har man efter motstånd från USA och Storbritannien beslutat i EU tillåta andra enheter parallellt med SI-enheter i vissa sammanhang. Dessutom får Storbritannien och Irland inrikes använda pint, mile och troy ounce.

Den 20 maj 2019 gjordes en omdefiniering av flera enheter, framförallt kilogram, ampere och kelvin, som definieras genom att vissa naturkonstanter tilldelas fasta värden, varvid enheterna definieras av det.

Principer

Systemets bärande principer är att det bara ska finnas en måttenhet för varje mätbar storhet och att härledningar mellan enheterna, så ofta det är möjligt, skall ske med konverteringsfaktorn 1. Alla enheter som behövs inom fysiken kan entydigt härledas från sju grundenheter. Systemet är särskilt praktiskt inom vetenskapen. Vid vardaglig användning av enheter, eller inom begränsade fack, används ibland äldre enheter. Därför lever fortfarande enheter som hästkrafter, kalorier och kilopond per kvadratmeter kvar. Även inom vetenskap förekommer flera olika ytterligare enheter, oftast härledda ur SI-enheter, t.ex. elektronvolt som energi- eller massmått.

Där enheterna blir för stora eller för små, anvisar SI hur skalan skall ändras med prefix. Exempelvis är det opraktiskt att mäta avstånd mellan två städer i meter; kilometer är lämpligare. Prefixen är de samma oavsett enhet.

SI föreskriver också hur enheter ska skrivas, både som symboler och utskrivna namn. Strömstyrka mäts i "ampere" eller "A" trots att den franske vetenskapsman som enheten uppkallats efter hette Ampère. Pluralformer påverkar inte symbolerna; tre sekunder skrivs 3 s, inte 3 s:er. För symboler är det viktigt att använda stora och små bokstäver korrekt; exempelvis är 1 Mm en miljard gånger större än 1 mm.

Mindre avsteg från grundprinciperna har gjorts för att få acceptans även hos vanliga användare. Exempelvis har en av grundenheterna en beteckning som innefattar ett prefix: kg (kilogram). Även enheter som enkelt kan härledas ur andra enheter accepteras enligt SI för vardaglig användning, såsom minuter, timmar och grad Celsius.

Enheter

SI-systemet med grundläggande och några vanliga härledda enheter.

SI-systemet är uppbyggt av sju grundenheter.[4] Genom att multiplicera och dividera grundenheterna med varandra bildas härledda enheter, några med speciella namn.

Grundenheter

EnhetSymbolStorhetDefinition
metermlängdMetern definieras utgående från det fasta värdet för ljushastigheten i absolut vakuum 299 792 458 som har enheten m⋅s-1 samt definitionen på sekund. En meter är den sträcka som ljuset tillryggalägger i absolut vakuum under 1/299 792 458 sekund.
kilogramkgmassaKilogrammet definieras utgående från det fasta värdet 6,62607015×10−34Plancks konstant, som har enheten kg⋅m2/s, samt definitionen på meter och sekund
sekundstidVaraktigheten av 9 192 631 770 perioder av den strålning som motsvarar övergången mellan de två hyperfinnivåerna i grundtillståndet hos atomen cesium-133 (133Cs).
ampereAelektrisk strömAmpere definieras utgående från det fasta värdet för elementarladdningen 1,602 176 634 x 10-19 som har enheten = A⋅s, samt definitionen på sekund. En ampere är den ström som uppstår när en ledare genomflytes av 1,602 176 634 x 1019 elementarladdningar per sekund.
kelvinKtermodynamisk temperaturKelvin definieras utgående från det fasta värdet på Boltzmanns konstant 1,380 649 x 10–23 som har enheten kg⋅m2⋅s–2⋅K–1 samt definitionen på kilogram, meter och sekund. En kelvin är skillnaden i termodynamisk temperatur som motsvarar en energiskillnad på 1,380 649 x 10–23 J (joule)
candelacdljusstyrkaCandela definieras utgående från det fasta värdet 683 för ljuseffekten för monokromatisk ljus med frekvensen 540 x 1012 Hz (Kcd), som har enheten cd⋅sr⋅kg–1⋅m–2⋅s3 samt definitionen på kilogram, meter, sekund och steradian, den härledda SI-enheten för rymdvinkel. En candela är ljusstyrkan i en given riktning från källa, som utsänder monokromatisk strålning med frekvensen 540 × 1012 hertz och vars strålningsstyrka i denna riktning är 1/683 watt per steradian.
molmolSubstansmängdMol definieras utgående från det fasta värdet för Avogadros konstant 6,022 140 76 x 1023. En mol är substansmängden i ett system innehållande 6,022 140 76 x 1023 elementära enheter.

Prefix

För att bilda större eller mindre enheter använder SI SI-prefix.

Standardprefixen för SI:s enheter
MultiplarNamndeka-hekto-kilo-mega-giga-tera-peta-exa-zetta-yotta-
SymboldahkMGTPEZY
Faktor10110210310610910121015101810211024
 
DivisionerNamndeci-centi-milli-mikro-nano-piko-femto-atto-zepto-yokto-
Symboldcmµnpfazy
Faktor10−110−210−310−610−910−1210−1510−1810−2110−24

Se även

SI-broschyr(fr)

Källor

Noter

  1. ^ EU-direktiv, nr 80/181/EEC
  2. ^ [http://www.riksdagen.se/webbnav/index.aspx?nid=3911&bet=1992:1514 svensk lag (1992:1514)
  3. ^ http://www.riksdagen.se/webbnav/index.aspx?nid=3911&bet=1993:1066 svensk förordning (1993:1066)
  4. ^ Tabeller och formler för NV- och TE-programmen, Ekbom m.fl., sida 74.


Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, International System of Units, 4 december 2008.

Externa länkar

Media som används på denna webbplats

SI base units.svg
Författare/Upphovsman: User:DePiep, Licens: CC BY-SA 3.0
The seven SI base units. No partial relationships (no arrows)
SI storheter och härledningar.png
SI-systemet med härledda enheter.
Metric system adoption map.svg
Adoption of the metric system of units.[1]
 
Countries which have officially adopted the metric system
 
Countries which either have not officially adopted the metric system or have officially adopted the metric system, but use is voluntary (USA, Myanmar, Liberia, Samoa, and 3 associated states of the US: Palau, Federated States of Micronesia, and Marshall Islands)
 
Territories without permanent population and government (incl. Antarctica) (neutral, no official policy)
SI-metrication-world.png
Författare/Upphovsman: Ingen maskinläsbar skapare angavs. Seabhcán antaget (baserat på upphovsrättsanspråk)., Licens: CC BY-SA 3.0
English (en): This nation has adopted the metric system by:
 
1800
 
1820
 
1840
 
1860
 
1880
 
1900
 
1920
 
1940
 
1960
 
1980

 
Data currently not available.
 
Countries which have not adopted the metric system. (Note regarding the United Kingdom and the United States: Data indicates UK was metric in the 1960s – they made a decision to go metric in the 1960s and made a legal commitment to do so in 1973 as part of its conditions for membership in the EEC (now the EU), but then did little about the decision. The UK now uses a combination of metric and imperial units however, and it is illegal to sell products weighed only in imperial measurements but imperial units may be shown alongside metric weights; imperial measurements have not been taught in schools since the 1970s but most adults and children know their height and weight only in imperial units. The European Union no longer requires the United Kingdom to convert completely to metric. This is similar to the situation occurring in the US, where metric is a legal system for lengths and weights, though its metrication process has been very slow due to public pressure and lack of funding.)
CGKilogram.jpg
Författare/Upphovsman: en:User:Greg L, Licens: CC BY-SA 3.0

A computer-generated image of the International Prototype kilogram (IPK), which is made from an alloy of 90% platinum and 10% iridium (by weight) and machined into a right-circular cylinder (height = diameter) of 39.17 mm. The IPK is kept at the Bureau International des Poids et Mesures (International Bureau of Weights and Measures) in Sèvres on the outskirts of Paris.

The geometry of this computer model was based on the actual specifications being used for experiments in new manufacturing techniques to produce new kilogram mass standards.

Solid model and ray-traced image was created using Cobalt CAD software.

This image was provided by the contributor because of the dearth of uncopyrighted photographs of the actual IPK. This is expected to be a chronic limitation given that…

  1. the IPK is stored in a vault nearly all the time,
  2. there is no general public access to the BIPM (and certainly none to the vault),
  3. and working copies of the IPK are used at the BIPM for routine calibrations for years on-end.