SI Basiseinheit

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Die sieben SI-Basiseinheiten
Symbol Name Grundmenge
s zweite Zeit
m Meter Länge
kg Kilogramm Masse
EIN Ampere elektrischer Strom
K. Kelvin thermodynamische Temperatur
mol Maulwurf Menge der Substanz
CD Candela Leuchtstärke

Die SI-Basiseinheiten sind die Standard- Maßeinheiten, die vom Internationalen Einheitensystem (SI) für die sieben Basisgrößen des heutigen Internationalen Mengen-Systems definiert werden : Sie sind insbesondere eine Grundmenge, aus der alle anderen SI-Einheiten stammen können werden abgeleitet . Die Einheiten und ihre physikalischen Größen sind der zweite für die Zeit , die Zähler für die Messung der Länge , die Kilogramm für Masse , die Ampere für elektrischen Strom , die Kelvinfür die Temperatur , den Mol für die Substanzmenge und die Candela für die Lichtstärke . Die SI-Basiseinheiten sind ein wesentlicher Bestandteil der modernen Messtechnik und damit Teil der Grundlage moderner Wissenschaft und Technologie.

Die SI - Basiseinheiten bilden eine Reihe von voneinander unabhängigen Abmessungen wie durch erforderliche Dimensionsanalyse in Wissenschaft und Technologie angewandt. [ Zitat benötigt ]

Die Namen und Symbole der SI-Basiseinheiten sind in Kleinbuchstaben geschrieben, mit Ausnahme der Symbole der nach einer Person benannten, die mit einem Anfangsbuchstaben geschrieben sind. Zum Beispiel hat der Zähler (US-Englisch: Zähler ) das Symbol m, aber der Kelvin hat das Symbol K, weil er nach Lord Kelvin benannt ist und das Ampere mit dem Symbol A nach André-Marie Ampère benannt ist .

Eine Reihe anderer Einheiten, wie der Liter (US-Englisch: Liter ), die astronomische Einheit und der Elektronenvolt , sind formal nicht Teil des SI, werden jedoch zur Verwendung mit dem SI akzeptiert .

Definitionen [ bearbeiten ]

Am 20. Mai 2019 führte das BIPM als letzten Akt der Neudefinition der SI-Basiseinheiten im Jahr 2019 offiziell die folgenden neuen Definitionen ein und ersetzte die vorhergehenden Definitionen der SI-Basiseinheiten .

SI-Basiseinheiten
NameSymbolMessenFormale Definition nach 2019 [1]Historischer Ursprung / BegründungDimension Symbol
zweitesZeit„Das zweiter, das Symbol s, ist die SI - Einheit der Zeit . Sie ist definiert durch den festen Zahlenwert der Cäsiumfrequenz Δ wobei ν Cs , die ungestörte Grundzustands- Hyperfeinübergangsfrequenz der Cäsium 133 Atom , zu sein9 192 631 770, ausgedrückt in der Einheit Hz, die gleich s −1 ist . " [1]Der Tag ist in 24 Stunden unterteilt, jede Stunde in 60 Minuten, jede Minute in 60 Sekunden.
Eine Sekunde ist 1 / (24 × 60 × 60) des Tages . Historisch wurde dieser Tag als der mittlere Sonnentag definiert ; dh die durchschnittliche Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorkommen von lokalem scheinbaren Sonnen Mittag .		T.
MetermLänge„Das Messgerät, das Symbol m ist die SI - Einheit der Länge . Sie ist definiert durch den festen Zahlenwert der unter Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c zu sein ,299 792 458, ausgedrückt in der Einheit ms −1 , wobei die Sekunde in Form von ∆ ν Cs definiert ist . " [1]1 / 10 000 000 der Entfernung von der Erde ‚Äquator bis zum Nordpol gemessen am Median Bogen durch Paris .L.
KilogrammkgMasse"Das Kilogramm, Symbol kg, ist die SI- Masseneinheit . Es wird definiert, indem der feste numerische Wert der Planck-Konstante h angenommen wird6.626 070 15 × 10 −34 ausgedrückt in der Einheit J s , die kg m 2 s −1 entspricht , wobei der Zähler und der zweite in c und ∆ ν Cs definiert sind . " [1]Die Masse von einem Liter von Wasser bei der Temperatur des schmelzenden Eises. Ein Liter ist ein Tausendstel Kubikmeter.M.
AmpereEINelektrischer Strom"Das Ampere, Symbol A, ist die SI-Einheit des elektrischen Stroms . Es wird definiert, indem der feste numerische Wert der Elementarladung e angenommen wird1.602 176 634 × 10 −19, ausgedrückt in der Einheit C, die gleich A s ist , wobei die zweite als ∆ ν Cs definiert ist . " [1]Das ursprüngliche "Internationale Ampere" wurde elektrochemisch als der Strom definiert, der erforderlich ist, um 1,118 Milligramm Silber pro Sekunde aus einer Silbernitratlösung abzuscheiden . Gegenüber dem SI-Ampere beträgt die Differenz 0,015%. Die jüngste Definition vor 2019 lautete jedoch: "Das Ampere ist der konstante Strom, der, wenn er in zwei geraden parallelen Leitern unendlicher Länge mit vernachlässigbarem Kreisquerschnitt gehalten und im Vakuum einen Meter voneinander entfernt angeordnet wird, zwischen diesen erzeugt Leiter eine Kraft gleich2 × 10 –7 Newton pro Meter Länge. "Dies hatte den Effekt, die Vakuumpermeabilität zu definieren
μ 0 =4 π × 10 –7  H / m oder N / A 2 oder T ⋅ m / A oder Wb / (A ⋅ m) oder V ⋅ s / ( A ⋅ m)
ich
KelvinK.thermodynamische Temperatur"Das Kelvin, Symbol K, ist die SI-Einheit der thermodynamischen Temperatur . Es wird definiert, indem der feste numerische Wert der Boltzmann-Konstante k angenommen wird1,380 649 × 10 –23, ausgedrückt in der Einheit JK –1 , die kg m 2 s –2 K –1 entspricht , wobei Kilogramm, Meter und Sekunde in Form von h , c und ∆ ν Cs definiert sind . " [1]Die Celsius-Skala : Die Kelvin-Skala verwendet den Grad Celsius als Einheitsinkrement, ist jedoch eine thermodynamische Skala (0 K ist absoluter Nullpunkt ).Θ
MaulwurfmolMenge der Substanz„Das Maulwurf, Symbol mol, ist die SI - Einheit der Menge der Substanz . Ein Mol genau enthält 6,022 140 76 × 10 23 Einzelteilchen. Diese Zahl ist der feste Zahlenwert des Avogadro - Konstante , N A , wenn sie in der Einheit mol , ausgedrückt −1 und wird als Avogadro-Zahl bezeichnet . Die Substanzmenge, Symbol n , eines Systems ist ein Maß für die Anzahl bestimmter Elementareinheiten. Eine Elementareinheit kann ein Atom, ein Molekül, ein Ion, ein Elektron oder ein anderes sein Partikel oder bestimmte Gruppe von Partikeln. " [1]Atomgewicht oder Molekulargewicht geteilt durch die Molmassenkonstante 1 g / mol.N.
CandelaCDLeuchtstärke"Die Candela, Symbol cd, ist die SI-Einheit der Lichtstärke in einer bestimmten Richtung. Sie wird definiert, indem der feste numerische Wert der Lichtausbeute der monochromatischen Frequenzstrahlung genommen wird540 × 10 12  Hz , K cd , 683, ausgedrückt in der Einheit lm W −1 , die gleich cd sr W −1 ist , oder cd sr kg −1 m −2 s 3 , wobei das Kilogramm, der Meter und zweite sind definiert als h , c und ∆ ν Cs . " [1]Die Kerzenleistung , die auf dem Licht basiert, das von einer brennenden Kerze mit Standardeigenschaften abgegeben wird.J.
NameSymbolMessenFormale Definition nach 2019 [1]Historischer Ursprung / BegründungDimension Symbol

2019 Neudefinition der SI-Basiseinheiten [ Bearbeiten ]

Hauptartikel: 2019 Neudefinition der SI-Basiseinheiten
Neuer SI: Abhängigkeit der Basiseinheitendefinitionen von physikalischen Konstanten mit festen numerischen Werten und von anderen Basiseinheiten, die aus demselben Satz von Konstanten abgeleitet sind. Pfeile werden im Vergleich zu typischen Abhängigkeitsgraphen in entgegengesetzter Richtung angezeigt , dh in diesem Diagramm hängt das Mittel davon ab .
Das SI-System nach 1983, jedoch vor der Neudefinition 2019: Abhängigkeit der Basiseinheitendefinitionen von anderen Basiseinheiten (z. B. wird der Zähler als die vom Licht in einem bestimmten Bruchteil einer Sekunde zurückgelegte Entfernung definiert ) mit den Konstanten der Natur und Artefakte, mit denen sie definiert wurden (z. B. die Masse des IPK für das Kilogramm).

Neue Definitionen der Basiseinheiten wurden am 16. November 2018 genehmigt und traten am 20. Mai 2019 in Kraft. Die Definitionen der Basiseinheiten wurden seit dem Zählerübereinkommen von 1875 mehrmals geändert , und es wurden neue Basiseinheiten hinzugefügt. Seit der Neudefinition des Zählers im Jahr 1960 war das Kilogramm die einzige Basiseinheit, die noch direkt als physikalisches Artefakt und nicht als Naturmerkmal definiert wurde. Dies führte dazu, dass einige der anderen SI-Basiseinheiten indirekt als Masse desselben Artefakts definiert wurden; Der Maulwurf , das Ampere und die Candela waren durch ihre Definitionen mit der Masse des internationalen Prototyps des Kilogramms verbunden , der ungefähr die Größe eines Golfballs hattePlatin - Iridium Zylinder in einem Tresor in der Nähe von Paris aufbewahrt.

In der Messtechnik war es lange ein Ziel , das Kilogramm als Grundkonstante zu definieren , so wie der Zähler jetzt als Lichtgeschwindigkeit definiert wird . Die 21. Generalkonferenz über Gewichte und Maße (CGPM, 1999) stellte diese Bemühungen auf eine offizielle Grundlage und empfahl, "dass die nationalen Laboratorien ihre Bemühungen fortsetzen, Experimente zu verfeinern, die die Masseneinheit mit fundamentalen oder atomaren Konstanten im Hinblick auf eine Zukunft verbinden." Neudefinition des Kilogramms ". Zwei Möglichkeiten erregten besondere Aufmerksamkeit: die Planck-Konstante und die Avogadro-Konstante .

Im Jahr 2005 genehmigte das Internationale Komitee für Gewichte und Maße (CIPM) die Erstellung neuer Definitionen für das Kilogramm, das Ampere und den Kelvin und stellte die Möglichkeit einer neuen Definition des Mols auf der Grundlage der Avogadro-Konstante fest. [2] Die 23. CGPM (2007) hat beschlossen, formelle Änderungen auf die nächste Generalkonferenz im Jahr 2011 zu verschieben. [3] [ muss aktualisiert werden ]

In einer Mitteilung an das CIPM im Oktober 2009 [4] katalogisierte Ian Mills, der Präsident des CIPM Consultative Committee - Units (CCU), die Unsicherheiten der Grundkonstanten der Physik gemäß den aktuellen Definitionen und ihren Werten gemäß der vorgeschlagenen neuen Definition . Er forderte das CIPM auf, die vorgeschlagenen Änderungen in der Definition von Kilogramm , Ampere , Kelvin und Mol zu akzeptieren , damit sie auf die Werte der Grundkonstanten bezogen werden, nämlich die Planck-Konstante ( h ), die Elektronenladung ( e ), die Boltzmann-Konstante( k ) und die Avogadro-Konstante ( N A ). [5] Dieser Ansatz wurde 2018 genehmigt, nachdem Messungen dieser Konstanten mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt wurden.

Siehe auch [ Bearbeiten ]

  • Internationales Vokabular der Metrologie
  • Internationales Mengen-System
  • Nicht-SI-Einheiten, die in der SI erwähnt werden
  • Metrisches Präfix
  • Physikalische Konstante

Referenzen [ bearbeiten ]

  1. ^ a b c d e f g h i "Das Internationale Einheitensystem (SI), 9. Ausgabe" (PDF) . Bureau International des Poids et Mesures. 2019.
  2. ^ 94. Sitzung des Internationalen Komitees für Gewichte und Maße (2005). Empfehlung 1: Vorbereitende Schritte zu neuen Definitionen von Kilogramm, Ampere, Kelvin und Maulwurf in Bezug auf Grundkonstanten Archiviert am 7. August 2011 auf der Wayback-Maschine
  3. ^ 23. Generalkonferenz über Gewichte und Maße (2007). Beschluss 12: Über die mögliche Neudefinition bestimmter Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems (SI) .
  4. ^ Ian Mills, Präsident der CCU (Oktober 2009). "Gedanken zum Zeitpunkt des Wechsels vom aktuellen zum neuen SI" (PDF) . CIPM . Abgerufen am 23. Februar 2010 .
  5. ^ Ian Mills (29. September 2010). "Entwurf von Kapitel 2 für die SI-Broschüre nach Neudefinitionen der Basiseinheiten" (PDF) . CCU . Abgerufen am 1. Januar 2011 .

Externe Links [ Bearbeiten ]

  • Internationales Büro für Gewichte und Maße
  • Nationales physikalisches Labor
  • NIST -SI