Internationaal meetsysteem (SI)

Het historische metrieke stelsel en hun meeteenheden begrijpen

benjaminec / Getty Images

Het metrieke stelsel is ontwikkeld ten tijde van: de Franse revolutie , met normen voor de meter en kilogram op 22 juni 1799.

De metriek stelsel was een elegant decimaal systeem, waarbij eenheden van hetzelfde type werden gedefinieerd door de macht van tien. De mate van scheiding was relatief eenvoudig, omdat de verschillende eenheden werden genoemd met voorwoorden die de orde van grootte van de scheiding. Dus 1 kilogram was 1.000 gram, omdat kilo- staat voor 1.000.

In tegenstelling tot het Engelse systeem, waarin 1 mijl 5.280 voet is en 1 gallon 16 kopjes (of 1.229 drams of 102,48 jiggers), had het metrieke stelsel een duidelijke aantrekkingskracht op wetenschappers. In 1832 promootte de natuurkundige Karl Friedrich Gauss het metrieke stelsel zwaar en gebruikte het in zijn definitieve werk in elektromagnetisme .

Meting formaliseren

De British Association for the Advancement of Science (BAAS) begon in de jaren 1860 met het vastleggen van de behoefte aan een coherent meetsysteem binnen de wetenschappelijke gemeenschap. In 1874 introduceerde de BAAS het meetsysteem cgs (centimeter-gram-seconde). Het cgs-systeem gebruikte de centimeter, gram en seconde als basiseenheden, met andere waarden afgeleid van die drie basiseenheden. De cgs-meting voor het magnetische veld was de gauss , vanwege het eerdere werk van Gauss over dit onderwerp.

In 1875 werd een uniforme meterconventie ingevoerd. Er was in deze tijd een algemene trend om ervoor te zorgen dat eenheden praktisch waren voor gebruik in de relevante wetenschappelijke disciplines. Het cgs-systeem had wat schaalfouten, vooral op het gebied van elektromagnetisme, dus nieuwe eenheden zoals de ampère (voor elektrische stroom ), ohm (voorelektrische weerstand), en volt (voor elektromotorische kracht ) werden geïntroduceerd in de jaren 1880.

In 1889 ging het systeem, onder de Algemene Conventie van Maten en Gewichten (of CGPM, de afkorting van de Franse naam), over naar nieuwe basiseenheden van meter, kilogram en seconde. Vanaf 1901 werd gesuggereerd dat de introductie van nieuwe basiseenheden, zoals voor elektrische lading, het systeem zou kunnen voltooien. In 1954 werden de ampère, de Kelvin (voor temperatuur) en de candela (voor lichtsterkte) toegevoegd als basiseenheden .

De CGPM heeft het omgedoopt tot het International System of Measurement (of SI, van het Frans) Systems International ) in 1960. Sindsdien is de mol in 1974 toegevoegd als de basishoeveelheid voor substantie, waardoor het totale aantal basiseenheden op zeven komt en het moderne SI-eenheidssysteem is voltooid.

SI-basiseenheden

Het SI-eenheidssysteem bestaat uit zeven basiseenheden, met een aantal andere eenheden die van die fundamenten zijn afgeleid. Hieronder staan ​​de basis SI-eenheden, samen met hun nauwkeurig definities, waaruit blijkt waarom het zo lang duurde om sommige ervan te definiëren.

meter (m)- De basiseenheid van lengte; bepaald door de lengte van het pad dat licht in vacuüm aflegt gedurende een tijdsinterval van 1/299.792.458 van een seconde. kilogram (kg)- De basiseenheid van massa; gelijk aan de massa van het internationale prototype van de kilogram (in opdracht van de CGPM in 1889). tweede (s)- De basiseenheid van tijd; duur van 9.192.631.770 perioden van de straling die overeenkomt met de overgang tussen de twee hyperfijne niveaus van de grondtoestand in de cesium 133-atomen. ampère (A)- De basiseenheid van elektrische stroom; een constante stroom die, indien gehandhaafd in twee rechte evenwijdige geleiders van oneindige lengte, met een verwaarloosbare dwarsdoorsnede van het circuit en op een onderlinge afstand van 1 meter in vacuüm, tussen deze geleiders een kracht zou produceren gelijk aan 2 x 10^-7Newton per meter lengte. Kelvin (graden K)- De basiseenheid van thermodynamische temperatuur; de fractie 1/273,16 van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water (de drievoudig punt is het punt in a fase diagram waar drie fasen in evenwicht naast elkaar bestaan). mol (mol)- De basiseenheid van substantie; de hoeveelheid stof van een systeem dat evenveel elementaire entiteiten bevat als er atomen zijn in 0,012 kilogram koolstof 12. Wanneer de mol wordt gebruikt, moeten de elementaire entiteiten worden gespecificeerd en kunnen atomen, moleculen, ionen, elektronen, andere deeltjes, of gespecificeerde groepen van dergelijke deeltjes. candela (cd)- De basiseenheid van lichtintensiteit ; de lichtsterkte, in een bepaalde richting, van een bron die monochromatische straling met frequentie 540 x 10 . uitzendt¹²hertz en dat heeft een stralingsintensiteit in die richting van 1/683 watt per steradiaal.

SI-afgeleide eenheden

Van deze basiseenheden zijn vele andere eenheden afgeleid. De SI-eenheid voor snelheid is bijvoorbeeld m / s (meter per seconde), waarbij de basiseenheid van lengte en de basiseenheid van tijd worden gebruikt om de afgelegde lengte over een bepaalde tijdsperiode te bepalen.

Het zou onrealistisch zijn om hier alle afgeleide eenheden op te sommen, maar in het algemeen zullen, wanneer een term wordt gedefinieerd, ook de relevante SI-eenheden worden geïntroduceerd. Als u op zoek bent naar een eenheid die niet is gedefinieerd, bekijk dan de National Institute of Standards & Technology's SI Units-pagina .

Bewerkt doorAnne Marie Helmenstine, Ph.D.