Leksikon

SI enhederne

Det internationale system for enheder (SI, Système International d’Unités) er defineret ud fra syv naturkonstanter. Disse bruges til at realisere de syv grundenheder, hvorfra alle andre størrelser tildeles en afledt enhed. Definitionen for de syv grundenheder fastsættes af BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) og er udførligt beskrevet i deres SI-brochure. Definitionen af SI-enhederne var tidligere fastsat i de syv grundenheder, hvorfra de syv naturkonstanter kunne bestemmes eksperimentelt. Men d. 20. maj 2019 – 144-årsdagen for Meterkonventionen – blev SI-enhedssystemet redefineret til udelukkende at være baseret på naturkonstanterne, der i samme ombæring fik en fast defineret værdi. Systemet er altså ikke længere baseret på f.eks. fysiske objekter som kilogramsloddet i Paris, men er i stedet forankret i uforanderlige konstanter, der kan bruges til at realisere enhederne. En fordel herved er, at grundenhederne kan realiseres over alt på jorden med tilpas avanceret udstyr. Det har dog også medført, at enhederne er blevet mere tekniske i deres definitioner og ikke nødvendigvis har en intuitiv pendant som før i tiden. Nedenfor er en opsummering af de syv naturkonstanter samt de tilhørende syv grundenheder i SI-systemet.

De syv naturkonstanter

Symbol	Værdi	Beskrivelse
Δν_Cs	9.192.631.770 Hz	Frekvensen af overgangen mellem to hyperfinstruktur-niveauer af cæsium-133 atomets grundtilstand.
c	299.792.458 m/s	Lysets hastighed i vakuum.
h	6,626 070 15 x 10^-34 Js	Plancks konstant.
e	1,602 176 634 x 10^-19 C	Elementarladningen, altså ladningen af en elektron (-e) og en proton (e).
k	1,380 649 x 10^-23 J/K	Boltzmanns konstant.
N_A	6,022 140 76 x 10²³ mol^-1	Avogrados konstant.
K_cd	683 lm/W	Lysstyrken af monokromatisk stråling med frekvensen 540 x 10¹² Hz.

Ved hjælp af disse konstanter kan de grundenhederne realiseres. For nogle af enhederne har intet ændret sig ved mødet d. 20. maj, da f.eks. lysets hastighed har været fastlagt siden 1983. Men for andre ændrede definitionen sig drastisk, hvor især kilogrammet ikke længere er defineret som massen af primærloddet i Paris. Nedenfor følger de syv grundenheder i SI-systemet med en effektiv definition på enhedens størrelse. Bemærk, at alle enhederne er knyttet til en eller flere af konstanterne ovenfor. Den tekniske definition kan læses på BIPM’s hjemmeside i deres SI-brochure.

SI enhederne

Størrelse	Enhed	Symbol	Beskrivelse
Tid	Sekund	s	Et sekund er varigheden af 9.192.631.770 perioder af strålingen fra cæsium-133 atomet ved overgang mellem grundtilstandens to hyperfinstruktur-niveauer.
Længde	Meter	m	En meter er længden af den strækning, lyset tilbagelægger i det tomme rum i et tidsrum på 1/299.792.458 sekund.
Masse	Kilogram	kg	Et kilogram er defineret ved at bruge værdien for Plancks konstant, hvis enhed kan omskrives til kg m² s^-1. En mulig realisering med denne definition er Kibble-vægten, der bruger kraften fra et induceret magnetfelt til at balancere det objekt, man ønsker at kende massen af. En fordel ved den nye definition er, at primære realiseringer af masseskalaen i princippet kan etableres på hele skalaen og ikke kun ved 1 kg som tidligere.
Elektrisk strøm	Ampere	A	En ampere er den mængde strøm, der opstår, når 1/1,602 176 634 x 10^-19elementarladninger pr. sekund flyder gennem en ledning.
Termodynamisk temperatur	Kelvin	K	En kelvin er lig med ændringen i den termodynamiske temperatur T, der resulterer i en ændring af termisk energi på kT=1,380.649 x 10^-19 J.
Stofmængde	Mol	mol	Et mol er stofmængden af et system, der består af præcis 6,022 140 76 x 10²³ enheder.
Lysstyrke	Candela	Cd	En candela er defineret som lysstyrken i en given retning af en lyskilde, der udsender monokromatisk lys med en frekvens på 540 x 10¹² Hz, og hvis strålingsstyrke i denne retning er 1/683 watt pr. steradian.

Afledte enheder

En afledt enhed i SI-systemet består af en kombination af en eller flere af de syv grundenheder, hvor nogle af dem kan være opløftet i en potens. F.eks. er enheden for kraft newton, som udtrykt ved grundenhederne er N = kg m s^-2. Navnet for en en afledt enhed skrives altid med små bogstaver, men selve symbolet skrives med stort, når enheden er opkaldt efter en person (eksempelvis newton (N) og watt (W)).

Der findes 22 accepterede afledte enheder, som har fået deres eget unikke symbol, ligesom newton har N. De er dog ikke nødvendigvis unikke i deres definition, idet f.eks. becquerel (Bq), der beskriver aperiodisk radioaktivt henfald, og hertz (Hz), der beskriver harmoniske svingninger, begge er givet ved s^-1.

De afledte enheder kan ligeledes kombineres med hinanden og grundenhederne, så der i princippet er et uendeligt antal muligheder for enheder. Det er dog kun de 22, der har deres eget symbol, og de resterende skrives som en kombination af de grundlæggende 29.