Sistem Satuan Internasional

Sistem Satuan Internasional merupakan sistem praktis yang direkomendasikan untuk satuan pengukuran adalah Sistem Satuan Internasional, dengan singkatan internasional SI .

Dalam keputusan penting, Negara-negara Anggota memberikan suara pada 16 November 2018 untuk merevisi SI, mengubah definisi untuk kilogram, ampere, kelvin dan mol.

Keputusan ini, yang dibuat pada pertemuan ke-26 General Conference on Weights and Measures (CGPM), berarti mulai 20 Mei 2019 semua satuan SI ditetapkan dalam bentuk konstanta.

Ini akan menjamin stabilitas SI di masa depan dan membuka peluang untuk penggunaan teknologi baru, termasuk teknologi kuantum, untuk mengimplementasikan definisi.

Tujuh konstanta penentu SI adalah:

• Frekuensi cesium hyperfine ∆vCs;
• Kecepatan cahaya dalam ruang hampa c ;
• Konstanta Planck h ;
• Muatan dasar e ;
• Konstanta Boltzmann k ;
• Konstanta Avogadro NA ; dan
• Efisasi cahaya dari radiasi yang terlihat K cd.

SI sebelumnya didefinisikan dalam tujuh unit dasar dan unit turunan didefinisikan sebagai hasil kali pangkat dari unit dasar. Ketujuh satuan dasar dipilih karena alasan historis, dan, menurut konvensi, dianggap tidak bergantung secara dimensi: meter, kilogram, detik, ampere, kelvin, mol, dan candela.

Peran unit dasar ini berlanjut di SI sekarang meskipun SI itu sendiri sekarang didefinisikan dalam istilah konstanta penentu di atas.

Sistem Satuan Internasional

Definisi SI

Definisi unit SI ditetapkan dalam bentuk himpunan tujuh konstanta yang menentukan. Sistem satuan lengkap dapat diturunkan dari nilai tetap dari konstanta penentu ini, yang dinyatakan dalam satuan SI.

Ketujuh konstanta penentu ini adalah ciri paling mendasar dari definisi seluruh sistem satuan.

Tujuh konstanta penentu SI dan tujuh satuan terkait yang mereka definisikan:

Sistem Satuan Internasional

Konstanta khusus ini dipilih setelah diidentifikasi sebagai pilihan terbaik, dengan mempertimbangkan definisi SI sebelumnya, yang didasarkan pada tujuh unit dasar, dan kemajuan dalam sains.

Definisi di bawah ini menentukan nilai numerik yang tepat dari setiap konstanta ketika nilainya dinyatakan dalam satuan SI yang sesuai. Dengan menetapkan nilai numerik yang tepat, unit menjadi ditentukan, karena produk dari nilai numerik dan unit harus sama dengan nilai konstanta, yang didalilkan menjadi invarian.

Ketujuh konstanta dipilih sedemikian rupa sehingga setiap unit SI dapat ditulis melalui konstanta penentu itu sendiri atau melalui perkalian atau hasil-hasil dari konstanta penentu.

Sistem Satuan Internasional, SI, adalah sistem satuan di mana keadaan dasar frekuensi transisi hyperfine gentar dari caesium 133 atom ∆vCs adalah 9 192 631 770 Hz,

• Kecepatan cahaya dalam vakum c adalah 299 792 458 m / s,
• Konstanta Planck h adalah 6.626.070 15 x 10-34 J s,
• Muatan dasar e adalah 1,602 176634 x 10-19 C,
• Konstanta Boltzmann k adalah 1,380649 x 10-23 J / K,
• Konstanta Avogadro N A adalah 6,022 140 76 x 10 23 mol-1 ,
• Efisasi cahaya radiasi monokromatik frekuensi 540 x 1012 Hz, Kcd , adalah 683 lm / W.

Di mana hertz, joule, coulomb, lumen, dan watt, dengan simbol satuan Hz, J, C, lm, dan W, masing-masing terkait dengan satuan detik, meter, kilogram, ampere, kelvin, mol, dan candela, dengan simbol satuan s, m, kg, A, K, mol, dan cd, masing-masing, menurut Hz = s-1 , J = kg m2 s-2 , C = A s, lm = cd m2 m-2 = cd sr, dan W = kg m2 s-3 .

Ketujuh konstanta dipilih sedemikian rupa sehingga setiap unit SI dapat ditulis baik melalui konstanta penentu itu sendiri atau melalui perkalian atau hasil-hasil dari konstanta penentu.

Nilai numerik dari tujuh konstanta penentu tidak memiliki ketidakpastian.

Satuan Dasar Sistem Satuan Internasional

• Definisi

Mulai dari definisi SI dalam hal nilai numerik tetap dari konstanta penentu, definisi dari masing-masing dari tujuh unit dasar disimpulkan dengan menggunakan, jika sesuai, satu atau lebih dari konstanta penentu ini untuk memberikan kumpulan definisi berikut:

• Detik

Lambang s, adalah satuan SI waktu. Ini didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap dari frekuensi cesium ∆vCs, frekuensi transisi hyperfine keadaan dasar yang tidak terganggu dari atom cesium-133, menjadi 9192 631 770 ketika dinyatakan dalam satuan Hz, yang sama dengan s-1.

Definisi ini mengimplikasikan hubungan yang tepat ∆vCs = 9192 631 770 Hz. Membalik relasi ini memberikan ekspresi untuk unit sekon dalam hal konstanta penentu ∆vCs :

1Hz=∆vCs / 9192 631 770

atau

Is=9192 631 770 / ∆vCs

Efek dari definisi ini adalah bahwa yang kedua sama dengan durasi 9192 631 770 periode radiasi yang berhubungan dengan transisi antara dua tingkat hyperfine dari keadaan dasar atom 133 Cs yang tidak terganggu .

• Meter

Simbol m, adalah satuan SI untuk panjang. Ini didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa c menjadi 299 792 458 ketika dinyatakan dalam satuan ms-1, di mana detik didefinisikan dalam istilah frekuensi sesium ∆vCs.

Definisi ini menyiratkan relasi yang tepat c = 299 792 458 ms-1 . Membalik hubungan ini memberikan ekspresi yang tepat untuk meteran dalam hal konstanta penentu c dan ∆vCs:

1m=(c / 299 792 458)s

1m=9 192 631 770 c/299 792 458 ∆vCs

1m=30,663 319 (c/∆vC)

Pengaruh dari definisi ini adalah bahwa satu meter adalah panjang jalur yang dilalui cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu dengan durasi 1/299 792 458 detik.

• Kilogram

Simbol kg, adalah satuan SI dari massa. Ini ditentukan dengan mengambil nilai numerik tetap dari konstanta Planck h menjadi 6,626 070 15 x 10-34 jika dinyatakan dalam satuan J s, yang sama dengan kg m2 s-1, di mana meter dan detik ditentukan dalam istilah c dan ∆vCs .

Definisi ini mengimplikasikan relasi yang tepat h = 6.626.070 15 x 10-34 kg m2 s-1. Membalik hubungan ini memberikan ekspresi yang tepat untuk kilogram dalam tiga konstanta penentu h , ∆vCs, dan c :

1kg=(h/6,626 070 15×10-34)m-2s

yang sama dengan

1kg={[299 792 458)2/(6,626 070 15×10-34)(9 192 631 770)]x[h ∆vCs/c2]}

1kg=[(1,475 5214×1040)x(h ∆vCs/c2)]

Efek dari definisi ini adalah untuk menentukan satuan kg m2 s-1 (satuan aksi besaran fisik dan momentum sudut). Bersama dengan definisi detik dan meter, hal ini mengarah pada definisi satuan massa yang dinyatakan dalam konstanta Planck h .

• Ampere

Lambang A, adalah satuan SI arus listrik. Ini ditentukan dengan mengambil nilai numerik tetap dari muatan elementer e menjadi 1,602 176634 x 10-19 ketika dinyatakan dalam satuan C, yang sama dengan A s, di mana detik didefinisikan dalam ∆vCs .

Definisi ini menyiratkan hubungan yang tepat e = 1,602 176 634 x 10-19 A s. Membalik relasi ini memberikan ekspresi yang tepat untuk satuan ampere dalam hal konstanta penentu e dan ∆vCs :

1A=(e/1,602 176 634×10-19)s-1

yang sama dengan

1A=6,789 687x(108∆vCse)

Pengaruh dari definisi ini adalah bahwa satu ampere adalah arus listrik yang berhubungan dengan aliran muatan elementer 1 / (1,602 176 634 x 10-19 ) per detik.

• Kelvin

Lambang K, adalah satuan SI untuk suhu termodinamika. Ini ditentukan dengan mengambil nilai numerik tetap dari konstanta Boltzmann k menjadi 1,380 649 x 10-23 ketika dinyatakan dalam unit JK-1 , yang sama dengan kg m2 s2 K-1 , di mana kilogram, meter dan kedua didefinisikan dalam istilah h , c dan ∆vCs .

Definisi ini mengimplikasikan hubungan yang tepat k = 1.380 649 x 10-23 kg m2 s-2 K-1. Membalik relasi ini memberikan ekspresi yang tepat untuk kelvin dalam hal konstanta penentu k , h dan ∆vCs:

1K=(1,380649/k)x10-23kg m2 s-2

yang sama dengan

1K={(1,380 649 x 10-23) / [(6,626 070 x 10-34) x (9 192 631 770)]} x {∆vCs h / k}

1K=2,266 6653 x (∆vCs h / k)

Pengaruh dari definisi ini adalah bahwa satu kelvin sama dengan perubahan suhu termodinamika yang mengakibatkan perubahan energi termal k T sebesar 1,380 649 x 10-23 J.

• Mol

Simbol mol, adalah satuan SI dari jumlah zat. Satu mol mengandung persis 6.022 140 76 x 1023 entitas dasar. Bilangan ini adalah nilai numerik tetap dari konstanta Avogadro, N A , jika dinyatakan dalam satuan mol-1 dan disebut bilangan Avogadro.

Jumlah substansi, simbol n , dari suatu sistem adalah ukuran jumlah entitas dasar yang ditentukan. Entitas elementer dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, partikel lain, atau kelompok partikel tertentu.

Definisi ini menyiratkan hubungan yang tepat N A = 6,022 140 76 x 1023 mol-1. Membalik hubungan ini memberikan ekspresi yang tepat untuk mol dalam hal konstanta penentu N A :

1mol=(6,022 140 76 x1023) / NA

Efek dari definisi ini adalah bahwa mol adalah jumlah zat dari suatu sistem yang mengandung 6,022 140 76 x 1023 entitas dasar tertentu.

• Candela

Simbol cd, adalah satuan SI dari intensitas cahaya dalam arah tertentu. Ini didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap dari efikasi cahaya radiasi monokromatik frekuensi 540 x 10 12 Hz, K cd , menjadi 683 ketika dinyatakan dalam satuan lm W-1, yang sama dengan cd sr W-1 , atau cd sr kg-1 m-2 s3 , di mana kilogram, meter dan sekon didefinisikan dalam istilah-istilah dari h , c dan ∆vCs.

Definisi ini mengimplikasikan hubungan yang tepat K cd = 683 cd sr kg-1 m-2 s3 untuk frekuensi radiasi monokromatik nu= 540 x 10 12 Hz. Membalik hubungan ini memberikan ekspresi yang tepat untuk candela dalam hal konstanta penentu K cd , h dan ∆vCs :

1cd=(Kcd / 683) kg-1 m-2 s3 sr-1

yang sama dengan

1cd={1 / [(6,626 070 15 x 10-34 ) x (9 192 631 770)2 x 683]} x (∆vCs)2 h Kcd

1cd=(2,614 830 x 1010 ) x (∆vCs)2h kcd

Efek dari definisi ini adalah bahwa satu candela adalah intensitas cahaya, dalam arah tertentu, dari sumber yang memancarkan radiasi monokromatik frekuensi 540 x 10 12 Hz dan memiliki intensitas pancaran ke arah itu (1/683) W / sr .

Semua satuan SI lainnya dapat diturunkan dari ini, dengan mengalikan pangkat yang berbeda dari satuan dasar.

Tabel Standar Sistem Satuan Internasional

Kelipatan dan submultiple desimal dari satuan SI dapat ditulis dengan menggunakan prefiks SI yang terdapat pada tabel di bawah ini:

Dalam SI revisi 2018, definisi empat satuan dasar SI – kilogram, ampere, kelvin, dan mol – diubah. Definisi baru mereka didasarkan pada nilai numerik tetap dari konstanta Planck ( h ), muatan elementer ( e ), konstanta Boltzmann ( k ), dan konstanta Avogadro ( N A ).

Selanjutnya, definisi ketujuh satuan dasar SI sekarang dinyatakan secara seragam menggunakan rumus konstanta-eksplisit.

Mises en pratique khusus telah disusun untuk menjelaskan realisasi definisi dari masing-masing unit dasar secara praktis.