SI-systemet

SI-systemet er et internasjonalt målesystem for fysiske størrelser. Det bygger på MKS-systemet som igjen var basert på meterkonvensjonen av 20. mai 1875). SI inneholder syv enheter og er det mest utbredte målesystemet i verden i dag. Systemet definerer måleenheter i fysikk og grunnleggende enheter i kjemi, og ble foreslått av CGPM i 1954 og innført i 1960 under navnet SI.

 Historie 
Metersystemet ble utformet av en gruppe forskere, blant andre Antoine Lavoisier, som er kjent som «den moderne kjemiens far». Disse forskerne hadde fått i oppdrag av Ludvig XVI av Frankrike å skape et enhetlig og rasjonelt system av målemetoder. Systemet ble vedtatt av den nye regjeringen etter den franske revolusjon. 1. august 1793 vedtok nasjonalkonventet den nye enheten meter med en foreløpig lengde, samt andre enheter med midlertidige definisjoner og vilkår. 7. april 1795 (loi du 18 germinal, en III) erstattet uttrykkene gram og kilogram de tidligere termene gravet (mer korrekt milligrave) og grave. Metersystemet ble endelig tatt i bruk i Frankrike 10. desember 1799, én måned etter Napoleons statskupp.

Historien om metersystemet inneholder flere ulike varianter som hadde spredt seg rundt om i verden for å erstatte mange tradisjonelle målesystemer. Ved slutten av andre verdenskrig var flere forskjellige systemer for måling fortsatt i bruk rundt om i verden. Noen av dem var variasjoner av metersystemet, mens andre bygget på tradisjonelle systemer. Det viste seg at ytterligere endringer var nødvendig for å fremme ett globalt målesystem. Som et resultat av den niende Generalkonferansen for mål og vekt (CGPM) i 1948, bestilte Det internasjonale byrå for mål og vekt (BIPM) en internasjonal studie av behovet for måling innen de vitenskapelige og tekniske miljøene, samt i utdanningsinstitusjoner. 

Basert på resultatene av denne studien ble det besluttet under den tiende CGPM i 1954 at et internasjonalt system skulle utledes fra seks basenheter for å muliggjøre måling av temperatur og optisk stråling i tillegg til mekaniske og elektromagnetiske mengder. De seks grunnenhetene som ble anbefalt var meter, kilogram, sekund, ampere, grad Kelvin (senere omdøpt til kelvin) og candela. I 1960 døpte den 11. CGPM systemet til «the Internasjonal System of Units» (det internasjonale systemet av enheter), forkortet SI fra det franske navnet, «Le Système international d'unités». En sjuende grunnenhet, mol (enhet), ble lagt til i 1971 av den 14. CGPM.
SI er blitt innført i land etter land. Kun USA, Burma og Liberia har offisielt ikke innført det ennå. I Storbritannia sier et EU-direktiv (2009/3/EC) at de gamle enhetene kan brukes parallelt med SI-enhetene inntil videre, i alle fall for handelsvarer. Langs veiene i Storbritannia skiltes det bare med engelske enheter, mens SI-enheter er blitt innført i Irland.

Siden 1. januar 2010 må man ifølge EU-direktiv 80/181/EECEU-direktiv, nr 80/181/EEC alltid benytte SI-enheter og visse andre godkjente enheter som minutt, time, liter og tonn. Dette EU-direktivet tok lang tid å innføre på grunn av motstand fra Storbritannia.

SI i Norge
Norge har som ett av mange land undertegnet meterkonvensjonen. Den ble ratifisert ved kongelig resolusjon av 5. mai 1875, og Stortinget vedtok enstemmig 26. mai samme år at Norge skulle slutte seg til meterkonvensjonen.Regjeringen Internasjonale avtaler Besøkt 16. desember 2008. pdf-fil Norge ble dermed det første landet som sluttet seg til meterkonvensjonen. Ole Jacob Broch, som hadde ivret for Norges overgang til metrisk mål og vekt, ble i 1879 direktør for det internasjonale byrå for mål og vekt i Frankrike. SI ble så innført i Norge ved kongelig resolusjon av 19. juni 1877.

I Norge er det Justervesenet som har ansvaret for at SI blir etterfulgt.

 Enheter 

De følgende enhetene er de grunnleggende. Alle andre enheter er avledet fra disse.

 Størrelse Enhet Navn Symbol Definert som lengde meter m lengden lys reiser i vakuum i løpet av  sekund. masse kilogram kg Plancks konstant (h) = 6,626070150 × 10-34 kg⋅m2/s. tid sekund s varigheten av  perioder av strålingen fra -atomet ved overgang mellom grunntilstandens to hyperfinstruktur-nivåer. elektrisk strøm ampere A styrken av en konstant strøm, som når den løper i to parallelle, uendelig lange ledere med forsvinnende lite sirkulært tverrsnitt, og som har en innbyrdes avstand på én meter i vakuum, fører til at den ene lederen påvirker den andre med en kraft lik 2 × 10−7 N/m. termodynamisk temperatur kelvin K brøkdelen  av VSMOW-vanns trippelpunkts termodynamiske temperatur. stoffmengde mol mol en mengde lik antall atomer i 0,012 kg , altså Avogadros konstant (6,022 × 1023). lysstyrke candela cd lysstyrken i en gitt retning til en lyskilde som sender ut monokromatisk lys med frekvens 540 × 1012 Hz, og med strålingsstyrke i den gitte retningen lik  watt/steradian.

 Avledede enheter 
Grunnenheter kan settes sammen til avledede enheter som mål for andre størrelser. Noen av disse har fått egne navn:
 Størrelse Enhet Navn Symbol Uttrykt i grunnenheter Uttrykt i andre enheter vinkel  radian rad m/m 1 romvinkel steradian srm²/m² 1 frekvens hertz Hz s−1  kraft newton N kg m s−2  energi joule J kg m² s−2 N m effekt watt W kg m² s−3 J/s trykk pascal Pa kg m−1 s−2 N/m² lysfluks lumen lm cd sr  belysningsstyrke lux lx cd sr m²  elektrisk ladning coulomb C A s elektrisk potensial  volt V kg m² A−1 s−3 J/C elektrisk resistans ohm Ω kg m² A−2 s−3 V/A kapasitans farad F Ω−1 s = A² s4 kg−1 m−2   magnetisk fluks weber Wb kg m² s−2 A−1 magnetisk flukstetthet tesla T Wb/m² = kg s−2 A−1  induktans henry H kg m² A−2 s−2 Ω s konduktans siemens S kg−1 m−2 A² s3 Ω−1 termodynamisk temperatur grad celsius °C K − 273,15  aktivitet  becquerel Bq s−1 absorbert dose (av ioniserende stråling) gray Gy m² s−2 J/kg ekvivalentdose (av ioniserende stråling) sievert Sv m² s−2 J/kg katalytisk aktivitet katal kat mol s−1 mol/s

Nye enheter fra 2019
Den 16. november 2018 vedtok Generalkonferansen for mål og vekt å definere enheter i SI på en mer generell måte mest mulig uavhengig av menneskeskapte prototyper. NIST, Historic Vote Ties Kilogram and Other Units to Natural Constants, November 16, 2018. I stedet baseres de nye enhetene på fundamentale størrelser som opptrer i kvantemekaniske sammenhenger og som kan bestemmes med stor presisjon. Det betyr her en relativ usikkerhet typisk av størrelsesorden 10-8 eller mindre.  D.B. Newell et al, The CODATA 2017 values of h, e, k, and NA for the revision of the SI, Metrologia 55 (1),  January (2018). Denne bestemmelsen skal tre i kraft fra den 20. mai 2019. D.B. Newell et al, The CODATA 2017 values of h, e, k, and NA for the revision of the SI, Metrologia 55 (1),  January (2018).

Mest omtale har den nye definisjon av kilogrammet fått. Xiao-Zhi Lim, The Kilogram Is Dead. Long Live the Kilogram!, New York Times, 16. november (2018). I stedet for å være definert ved prototypen i Paris, vil den bli knyttet til verdien av Plancks konstant. Den kan nå måles så presist at det ble vedtatt å definere den eksakt med verdien



uten noen usikkerhet på samme måte som sekund og meter tidligere er definert. Enhver måling av Plancks konstant vil derfor automatisk benyttes til å finne ut hvor tungt et kilogram er.

Da Plancks konstant er knyttet til Avogadros konstant NA via den meget presise verdien til den molare Planck-konstanten, vil man også ha verdien



fra 2019. Det har blant annet som konsekvens at atommasseenheten u vil få en litt annen verdi i det den ikke lenger er nøyaktig lik 1/12 av massen til et 12C atom.

Elektriske enheter
Tidligere har elektriske enheter vært bygd opp rundt enheten ampere for elektrisk strøm. Den igjen er basert på Ampères kraftlov som gir kraften mellom to parallelle, strømførende ledninger i en viss avstand. Siden den gamle enheten newton for kraft inneholder enheten  kg for kilogrammet, vil definisjonen av amperen måtte forandres når denne blir redefinert. Dette er gjort mulig av de meget presise målinger av elektrisk spenning og strøm som kan gjøres ved bruke av den kvantiserte Hall-effekten og Josephson-effekten. J. Fischer and J. Ulrich, The new system of units, Nature Physics 12,  4–7 (2016).
Ampere vil derfor ikke lenger være en fundamental enhet i SI, men defineres ut fra elementærladningen til elektronet som skal ha den fikserte verdien



Da sekundet allerede er bestemt, er enheten for strømstyrke dermed også gitt. Som en konsekvens vil både den elektriske konstanten ε0 og den magnetiske konstanten  μ0 få litt andre verdier med en relativ usikkerhet av størrelsesorden 10-8. Tidligere hadde denne siste konstanten en eksakt verdi gitt ved  μ0/4π = 10-7 N/A2.

Termiske enheter
Tidligere har måling av absolutt temperatur T i Kelvin-grader K vært knyttet til trippelpunktet for vann som også har ligget til grunn for verdien av Boltzmanns konstant. Denne skal nå i stedet ha den definerte verdien



Måles en økning kBT av den termiske energien, kan den tilsvarende økningen i absolutt temperatur nå entydig bestemmes da enheten joule J for energi er gitt ut fra nydefinisjonen av kilogrammet. Kombinert med verdien for Avogadros konstant, vil også gasskonstanten dermed få en ny, fiksert verdi. D.B. Newell, A more fundamental International System of Units, Physics Today 67 (7), 35-41  (2014).

I tillegg er også enheten candela for lysstyrke gitt en ny definisjon i overenstemmelse med de andre SI-enhetene.

 SI-prefikser 

For å lettere å få oversikt, inneholder SI prefikser som forteller hvilken tierpotens man må multiplisere måletallet med.

 10n Prefiks Symbol Navn Desimaltall 1030 quetta Q Kvintillion  1027 ronna R Kvadrilliard  1024 yotta Y Kvadrillion  1021 zetta Z Trilliard  1018 exa E Trillion  1015 peta P Billiard  1012 tera T Billion  109 giga G Milliard  106 mega M Million  103 kilo k Tusen  102 hekto h Hundre 100 101 deka da Ti 10 100 En 1 10−1 desi d Tidel 0,1 10−2 centi c Hundredel 0,01 10−3 milli m Tusendel 0,001 10−6 mikro µ Milliondel 0,000 001 10−9 nano n Milliarddel 0,000 000 001 10−12 piko p Billiondel 0,000 000 000 001 10−15 femto f Billiarddel 0,000 000 000 000 001 10−18 atto a Trilliondel 0,000 000 000 000 000 001 10−21 zepto z Trilliarddel 0,000 000 000 000 000 000 001 10−24 yokto y Kvadrilliondel 0,000 000 000 000 000 000 000 001 10−27 ronto r Kvadrilliarddel 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 10−30 quecto q Kvintilliondel 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 001

 Se også 
 Meterkonvensjonen
 ISO 31
 MKS-systemet
 Fysisk størrelse
 Stortingets raskeste vedtak

 Fotnoter 

Referanser

 Eksterne lenker 
 Forskrift om målenheter og måling
 Det internasjonale byrået for mål og vekt, fransk; Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) 
  SI brosjyre fra BIPM
 PTB Mitteilungen 2016, Experimente für das neue Internationale Einheitensystem (SI), over 100 sider med mye stoff og historie om gamle og nye SI-enheter.

Kategori:Måleenheter

Kategori:1000 artikler enhver Wikipedia bør ha