SI-systemet

Segl for Det Internationale Bureau for Mål og Vægt (BIPM), som forvalter SI-systemet.

Système international d'unités eller SI-systemet (i daglig tale det metriske system eller metersystemet) er et internationalt enhedssystem (navnet kommer fra fransk Système International d'Unités som betyder internationalt enhedssystem). SI-systemet bruges i det meste af verden på nær USA, Liberia og Myanmar.[1] Det er en udvidelse af det tidligere meter-kilogram-sekund-system (MKS) med ekstra grundlæggende enheder.

Si-systemet blev opdateret d. 20 maj 2019 hvor der kom nye mere præcise definitioner til enhederne, som var bundet op til præcise konstanter. Disse konstanter er blandt andet Avogadros konstant, Plancks konstant, Boltzmanns konstant og Elementarladning. Disse nye konstanter var valgt, da de som kilde var mere præcis end de tidligere definitioner som var beskrevet ved sammenhæng der passede let ind som definition, men som stadig kunne variere.

Der er syv grundlæggende SI-enheder, adskillige afledte SI-enheder, og et antal SI-præfikser som kan sættes foran enhederne.

Grundlæggende SI-enheder

Relationer mellem grundenheder og definerede konstanter i SI-systemet

Alle andre enheder baseres på følgende grundenheder:[2]

StørrelseGrundenhedSymbolDefinition
LængdemetermDen distance lys rejser i vakuum1/299.792.458 sekunder. 299.792.458 m/s er lysets hastighed c.
MassekilogramkgEt kilogram er defineret således, at Plancks Konstant h er præcis 6,62607015⋅10−34 J⋅s (J = kg⋅m2/s2).
TidsekundsVarigheden af 9.192.631.770 perioder af den stråling der svarer til overgangen mellem to hyperfine niveauer af et cæsium-133-atoms grundtilstand.
Elektrisk strømampereAStrømmen af præcist 1/1,602176634⋅10−19 gange elementarladningen e per sekund.
TemperaturkelvinKEn kelvin er defineret således, at Boltzmanns konstant k er præcis 1,380649⋅10−23 J/K (J = kg⋅m2/s2).
StofmængdemolmolStofmængden af præcist 6,02214076⋅1023 elementære enheder. Elementære enheder kan ud fra kontekst enten være atomer, molekyler, ioner, elektroner, andre partikler eller specificerede grupper af partikler. 6,02214076⋅1023 er Avogadros konstant NA.
LysstyrkecandelacdLysstyrken i en bestemt retning fra en kilde, der udsender monokromatisk stråling med en frekvens på 5,4⋅1014 hertz og har en strålingsstyrke på 1/683 watt per steradian.

Danmark

Danmark har vedtaget SI-systemet ved Lov om mål og vægt nr. 246 af 12. maj 1976 og Handelsministeriets bekendtgørelse nr. 320 af 21. maj 1977, hvilket indebærer at SI-systemets størrelser og enheder skal anvendes i myndighedspublikationer, standarder, normer, undervisningsmateriale, varedeklarationer m.v.

Andre enheder der bruges sammen med SI-enhederne

Der er mange enheder, der ikke defineres som SI-enheder. De bruges dog både i den videnskabelige, tekniske og kommercielle verden. Mange af disse enheder kan spores langt tilbage i tiden. Vi måler fx tiden i dage, timer og minutter. Mange forskellige samfund har gennem årene brugt soldagen til at definere tiden.

Eksempler på enheder som er tilladt at bruge sammen med SI-enhederne[3]:

Fysisk størrelseNavnSymbolOmdannet til SI-enheder
TidMin

Time(r)

Dag(e)

min

h

d

1 min = 60 sek

1 h = 60 min = 3600 sek

1 d = 24 h = 86 400 sek

LængdeAstronomisk enhedau1 au = 149.597.900.000 m
RumfangLiterl, L1 L = 1 dm3 = 103 cm3 = 10−3 m3
MasseTont1 t = 1000 kg
ArealHektarha1 ha = 10.000 m2
EnergiElektronvolteV1 eV = 1.602176634×10−19 J
FasevinkelGrader°1° = (π/180) rad
logaritmiske forholdsmængderNeper

Bel

Decibel

Np

B

dB

Ved anvendelse af disse enheder er det vigtigt, at

mængdernes art specificeres, og at der anvendes

en bestemt referenceværdi.

Relationer mellem enhederne i SI-systemet

Oprindelse

Enhederne i SI-systemet er bestemt af en række internationale konferencer organiseret af Bureau International des Poids et Mesures (Det internationale kontor for vægt og mål). Den første SI-enhed blev indført i 1960, og den seneste tilføjelse er fra 1971.

Men SI eller metersystemet har rødder tilbage til omkring 1640. Det blev lavet af franske videnskabfolk, og blev udbredt i forbindelse med den franske revolution i 1789. Systemet forsøgte at definere sine enheder på en ikke-vilkårlig måde, hvilket passede godt ind i revolutionens idé om "ren fornuft".

MKS-/ MKSA-systemet

Lande efter hvornår de gik over til metersystemet

I Danmark blev metersystemet debatteret i Folketinget i 1899,[4] og vedtaget ved lov 4. maj 1907, og blev det eneste lovlige 1. april 1916.[5] Før da havde en række andre europæiske lande vedtaget systemet, bl.a. Norge ved lov 22. maj 1875 med gyldighed fra 1. juli 1882, Sverige ved lov 22. november 1878 med gyldighed fra 1. januar 1889, og Finland ved lov 16. juli 1886 med gyldighed fra 1. januar 1892.

Meter

En meter skulle være en timilliontedel af afstanden fra Nordpolen til ækvator langs meridianen gennem Paris. Senere blev der fremstillet en platinstang med indgraverede mærker for en meter for at have en mere praktisk brugbar standard for en meter. Stangen blev opbevaret i Paris og skulle afhjælpe i tvivlsspørgsmål ved handel. På grund af en beregningsfejl, blev prototypen i platin 0,2 mm for kort i forhold til den første definition. Som teknikken udviklede sig blev definitionen (men ikke længden) ændret to gange: Først til et multiplum af en bestemt strålingsbølgelængde, og sidst til den afstand lys tilbagelægger i vakuum i 1/299.792.458 sekunder. Denne definition er den nyeste og den gældende.

Computergenereret model af prototypen på enheden kilogram. Den virkelige prototype har eksisteret siden 1889. Den opbevares under meget beskyttede forhold, så dens vægt ændrer sig mindst muligt.

Masse og rumfang

Enheden for masse er kilogram, som var defineret som massen af en kubus med sidelængde en tiendedel meter fyldt med vand med størst mulig massefylde (hvilket er ved +4 °C). Rumfanget af kuben kaldes også en liter. Der blev senere fremstillet et metallod af platin-iridium med en masse på et kilogram, og det har siden da været brugt til definitionen.

Temperatur

Temperaturenheden blev Celsiusgrader, hvor 0 grader er temperaturen af en blanding af is, vand og 100 grader temperaturen af kogende vand. Da man senere fandt ud af, at der findes en absolut minimumstemperatur, blev nulpunktet flyttet til minimumstemperaturen, hvorved kelvin-skalaen blev skabt. I celsius-skalaen, kaldes det absolutte nulpunkt minus 273,15 grader. Derfor skelner man mellem temperaturen T og temperaturen t, hvor førstnævnte altid angiver en temperatur (oftest i kelvin, men kan være andre temperaturskalaer) og sidstnævnte kan betegne tid eller en afledt temperaturenhed (således aldrig kelvin, men f.eks. celsius).

Tid

Tidsenheden er sekund som oprindeligt er fastsat så der er 86.400 sekunder på et døgn. Definitionen er raffineret adskillige gange i takt med videnskabens og målemetodernes udvikling. Der er 60 sekunder pr. minut, 60 minutter på en time og 24 timer på et døgn.

SI-præfikser

Uddybende Uddybende artikel: SI-præfiks

SI-præfikser er et eller flere morfemer, som kan sættes foran en enhed for at tilføje potenser til den. Potens betyder, at et tal skal ganges med sig selv et bestemt antal gange. Alle SI-præfikser er et ti opløftet med heltal.

BIPM's SI-præfikser:

PræfiksTalPræfiks fra
NavnSymbol1000m10nDecimaltalNavnÅrEtymologi
quetta[6][7]    Q10001010301 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000Quintillion2022
ronna[6][7]    R1000910271 000 000 000 000 000 000 000 000 000kvadrilliard
yotta    Y1000810241 000 000 000 000 000 000 000 000kvadrillion1991græsk ὀκτώ, okto, otte for 10008
zetta    Z1000710211 000 000 000 000 000 000 000trilliardgræsk bogstav ζ, zeta, i oldgr. ζῆτα, sept, syv for 10007
exa    E1000610181 000 000 000 000 000 000trillion1975græsk ἕξ, hex, seks for 10006
peta    P1000510151 000 000 000 000 000billiardgræsk πέντε, pente, fem for 10005
tera    T1000410121 000 000 000 000billion1960græsk τέρας, teras, monster
giga    G100031091 000 000 000milliardgræsk γίγας, gigas, kæmpe
mega    M100021061 000 000milliongræsk μέγας, megas, stort
kilo    k100011031 000tusind1795græsk χίλιοι, khilioi, tusind
hekto    h10002/3102100hundredegræsk ἑκατόν, hekaton, hundrede
deka    da10001/310110tigræsk δέκα, deka, ti
100001001en / et--
deci    d1000-1/310-10,1tiendedel1795latin decimus, tiende
centi    c1000-2/310-20,01hundrededellatin centum, hundrede
milli    m1000-110−30,001tusindedellatin mille, tusind
mikro    µ1000-210−60,000 001milliontedel1960græsk μικρός, mikros, småt
nano    n1000-310−90,000 000 001milliardtedelgræsk νάνος, nanos, dværg
piko    p1000-410−120,000 000 000 001billiontedelitaliensk piccolo, småt
femto    f1000-510−150,000 000 000 000 001billiardtedel1964dansk femten for 10−15
atto    a1000-610−180,000 000 000 000 000 001trilliontedeldansk atten for 10−18
zepto    z1000-710−210,000 000 000 000 000 000 001trilliardtedel1991latin septem, syv for 1000-7
yokto    y1000-810−240,000 000 000 000 000 000 000 001kvadrilliontedelgræsk ὀκτώ, okto, otte for 1000-8
ronto[6][7]    r1000-910−270,000 000 000 000 000 000 000 000 001kvadrilliardedel2022
quecto[6][7]    q1000-1010−300,000 000 000 000 000 000 000 000 000 001Quintilliontedel

Redefinition af SI-enhederne i 2019

Redefineringen af SI-basisenheder trådte i kraft på den 144. årsdag for meterkonventionen, den 20. maj 2019. Omdefineringen ændrede på fire af de syv SI-basisenheder - kilogram, ampere, kelvin og mol - ved at indstille nøjagtige numeriske værdier for Planck-konstanten ( h ), den elementære elektriske ladning ( e ), Boltzmann-konstanten ( k ) og Avogadro-konstanten ( N A). De andre, sekund, meter og candela var allerede på dette tidspunkt defineret på fysiske konstanter.

De nye definitioner blev vedtaget for at forbedre SI-systemet uden at ændre værdien af nogen enheder og fortsætte med de eksisterende størrelser.

Den tidligere store ændring i SI-systemet blev vedtaget i 1960, da det internationale system af enheder (SI-systemet) formelt blev offentliggjort. På dette tidspunkt blev længde omdefineret; definitionen blev ændret fra prototypemåleren til et bestemt antal bølgelængder af en spektral linje af en krypton-86-stråling.

På dette tidspunkt var SI konstrueret af omkring syv basisenheder, som blev brugt til at konstruere de andre enheder. Redefinitionen i 2019 ændrede SI-systemet til syv definerende konstanter.
Et forslag til ændringer:

  • Ud over lysets hastighed, blev fire konstanter - Plancks konstant, Elementarladning, Boltzmanns konstant og Avogadros konstant - omdefineret til at have præcise værdier.
  • Den internationale kilograms-prototype blev fjernet.
  • De nuværende definitioner af kilogram, ampere, kelvin og mol skulle ændres.

De nye definitioner blev vedtaget af EU d. 26. november 2018, og trådte i kraft d. 20. maj 2019.

Globalt brug af SI-enheder

Der er for få eller ingen kildehenvisninger i dette afsnit, hvilket er et problem. Du kan hjælpe ved at angive troværdige kilder til de påstande, som fremføres.

SI-enhederne er en global vedtagelse som gør det lettere internationalt, når nye målinger skal vedtages af de forskellige lande.

SI indgår i verdenshandelsorganisationen WTO's aftale om tekniske handelshindringer. Dog er dette initiativ ikke noget som skal vedtages ved lov i de forskellige medlemslande, men det er derimod frit, om man vil indgå i WTO's aftale om den globale måle-enhed. Kun meget få lande bruger ikke Si-enhederne, men det eneste land af betydning er USA, hvor 18 forbundsstater i 1999 valgte ikke at bruge SI-enhederne.

Si-enhederne var altså en måde, man ville prøve at reducere de hindringer, der var for den internationale handel, idet man ikke havde fælles enheder for de forskellige lande.

Både Danmark og EU har været medlem af "WTO" siden oprettelsen i 1995, og Danmark bakker stadig op om organisationen. "WTO" er derudover også en hjælp udviklingslandene, i det at SI-enhederne har medført et bedre grundlag for udviklingslandene i forhold til handel på global plan.[kilde mangler]

Se også

Kilder og eksterne henvisninger

  1. ^ 10. december: Metersystemet indføres, videnskab.dk, 10. december 2010.
  2. ^ "Swedacs föreskrifter om måttenheter" (PDF). SWEDAC. 15. juni 2015. Hentet 27. juni 2019.
  3. ^ Det Internationale Bureau for Mål og Vægt (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8. udgave), s. 124, ISBN 92-822-2213-6, arkiveret fra originalen (PDF) 2017-08-14
  4. ^ "Ingeniøren i 1899: Meterloven". Ingeniøren. 28. oktober 1899. s. 294. Arkiveret fra originalen 17. februar 2021. Hentet 15. marts 2020.
  5. ^ metrisk Maal i Salmonsens Konversationsleksikon (2. udgave, 1924), forfattet af H. J. Nielsen
  6. ^ a b c d 16. nov 2022, ing.dk: Værd at Vide: Sig goddag til ronna og quetta og farvel til skudsekunder Citat: "...Tiden er kommet til at definere nye navne for 10^27 og 10^30 og tage et afgørende skridt i retning af at bandlyse skudsekunder de næste 100 år...De foreslåede navne er hhv. ronna/ronto og quetta/quecto. Disse er hhv. inspireret af novem (latin for ni) og decem (latin for ti). Navnene er valgt, så deres forkortelser R/r og Q/q ikke allerede er taget i brug for SI-enheder eller andre ofte brugte enheder eller symboler...", backup
  7. ^ a b c d 18 November 2022, newscientist.com: Citat: "...New prefixes in the International System of Units have been confirmed, ushering in ronto and quecto for tiny numbers and ronna and quetta for very large numbers, like the amount of data on internet servers...", backup
Wikimedia Commons har medier relateret til:

Medier brugt på denne side

Metrication by year map.svg
World Map, colour-coded to show the years the countries started of the process of official conversion to the metric system. Using data from PhD thesis by Hector Vera[1] and NIST[2]. Magenta is preliminary 1795, and cyan is 1998; black is for countries having not adopted metric system yet, and grey is for countries with no data on their adoption year. The data used by this map can be viewed by pressing the "Edit" tab and viewing the underlying code.
  1. Vera, Hector (2011-09) The Social Life of Measures: Metrication in the United States and Mexico, 1789–2004 (PhD dissertation)[1], Sociology and Historical Studies, New School for Social Research, pages 51, 494–497
  2. (20. maj 1975) The International Bureau of Weights and Measures 1875–1975: NBS Special Publication 420, Washington, D.C.: National Bureau of Standards, p. 244
SI base units.svg
Forfatter/Opretter: User:DePiep, Licens: CC BY-SA 3.0
The seven SI base units. No partial relationships (no arrows)
SI storheter och härledningar.png
SI-base system with other derived units in Swedish.
Metric seal.svg
Seal of the International Bureau of Weights and Measures (BIPM).

It represents an allegory of Science holding the new metre standard with its decimal division. Seated on either side of Science are Mercury, with implements of geodesy (map, globe, compass), and an allegory with distaff with implements of technology (hammer, anvil, gear).

The Greek motto μέτρῳ χρῶ translates to "make use of the measure" (or "make use of the metre"). The seal was trademarked in January 2000.
CGKilogram.jpg
Forfatter/Opretter: 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.