SI-basiseenheid

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Het eenhedensysteem SI definieert zeven SI-basiseenheden, ook wel SI-grondeenheden genoemd. Dit zijn fundamentele eenheden voor natuurkundige grootheden. Alle andere SI-eenheden zijn producten van machten van deze basiseenheden.

naam symbool grootheid symbool definitie
seconde s tijd t De eenheid van tijd is de duur van 9 192 631 770 perioden van de straling die overeenkomt met de overgang tussen de twee hyperfijne energieniveaus van de grondtoestand van het cesium-133 atoom (13th CGPM (1967-1968) Resolution 1, CR 103).

In deze definitie wordt uitgegaan van een cesium-133 atoom in rust bij het absolute nulpunt (toegevoegd door CIPM in 1997)

meter m lengte l[1] De eenheid van lengte is gelijk aan de afstand die het licht in vacuüm aflegt in een tijdsinterval van 1/299 792 458 seconde (17th CGPM (1983) Resolution 1, CR 97).

Dit getal is exact. Hierdoor is de lichtsnelheid in vacuüm exact gedefinieerd als c0 = 299 792 458 m/s.

kilogram kg massa m De eenheid van massa is gelijk aan de massa van het internationale prototype van de kilogram, een cilinder van platina-iridium, bewaard in het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), te Sèvres, Parijs (3rd CGPM (1901), CR 70).

De kilogram is de enige basiseenheid met een SI-prefix; de gram is derhalve een afgeleide eenheid (zie ook onder). De kilogram is ook de enige eenheid die nog is gedefinieerd als een prototype in plaats van als meting van een natuurlijk fenomeen (er is een voorstel om dit te veranderen, zie onder).

ampère A elektrische stroom I[2] De eenheid van elektrische stroom is die constante stroom die, indien gehandhaafd in twee rechte parallelle geleiders van oneindige lengte en verwaarloosbare doorsnede, op 1 meter afstand van elkaar in vacuüm, een kracht tussen deze twee geleiders veroorzaakt gelijk aan 2×10−7 newton per meter lengte (9th CGPM (1948) Resolution 7, CR 70).
kelvin K absolute temperatuur T De eenheid van temperatuur is 1/273,16 (exact) deel van de temperatuur van het tripelpunt van water (13th CGPM (1967) Resolution 4, CR 104).

In deze definitie wordt uitgegaan van water van exact de volgende isotopische samenstelling: 0,000 155 76 mol 2H per mol 1H, 0,000 379 9 mol 17O per mol 16O, en 0,002 005 2 mol 18O per mol 16O (toegevoegd door CIPM in 2005)

mol mol hoeveelheid stof n De eenheid van hoeveelheid materie is het aantal elementaire eenheden dat gelijk is aan het aantal atomen in 0,012 kilogram zuiver koolstof-12. Waar mol gebruikt wordt dient de aard van de elementaire eenheden aangegeven te worden, dit kan zijn atomen, moleculen, ionen, elektronen, andere deeltjes, of gedefinieerde groepen van zulke deeltjes (14th CGPM (1971) Resolution 3, CR 78).

In deze definitie wordt uitgegaan van ongebonden koolstof-12-atomen in rust en in de grondtoestand (toegevoegd door CIPM in 1980).
De mol is ongeveer gelijk aan 6,022 141 99×1023 eenheden.

candela cd lichtsterkte S De eenheid van lichtsterkte is gelijk aan de lichtsterkte in een bepaalde richting uitgestraald door een bron die monochrome straling uitzendt bij een frequentie van 540×1012 hertz en waarvan de stralingssterkte in die richting van 1/683 watt per steradiaal is (16th CGPM (1979) Resolution 3, CR 100).

Een candela is ongeveer de lichtsterkte van 1 kaars (candela is het Latijnse woord voor kaars) en dus wordt deze benadering ook wel eens gebruikt om de eenheid uit te leggen.

De coherente eenheid van snelheid m/s is weliswaar formeel gebaseerd op de meter en de seconde, maar hangt gezien de definitie van de meter feitelijk alleen af van de lichtsnelheid. Toch geldt lengte als basisgrootheid en niet snelheid; dergelijke keuzes zijn dus niet afhankelijk van de definities. Daarom hoeft ook bij de herdefinitie van de basiseenheden de keuze van de basisgrootheden niet gewijzigd te worden. De volgorde van definiëring wordt wel veranderd, zo dat een definitie nooit een eenheid gebruikt die nog niet is gedefinieerd; de volgorde wordt seconde, meter, kilogram, ampère, kelvin, mol, candela. Dit is nu nog anders: men begint met de meter, hoewel die afhangt van de seconde.

Hetzelfde is van toepassing, na de herdefinitie, voor de coherente eenheid van lading coulomb: deze is weliswaar formeel gebaseerd op de ampere en de seconde, maar hangt gezien de definitie van de ampere feitelijk alleen af van de elementaire lading. Toch blijft stroomsterkte als basisgrootheid gelden.

Ook wordt energie voortaan via fotonen gerelateerd aan tijd, en worden massa en temperatuur daaruit afgeleid.

Geen cirkeldefinities[bewerken]

Er is geen duo van basiseenheden die alleen zijn gedefinieerd in termen van andere basiseenheden.

  1. De ampère is gedefinieerd in termen van newton. Echter 1 newton is 1 kg m s−2
  2. De candela is gedefinieerd in termen van hertz, watt en steradiaal. Een hertz is 1 s−1, een watt is 1 J s−1 = 1 kg m2s−3 en de steradiaal is een dimensieloze eenheid.

Kilogram[bewerken]

Om historische redenen is de kilogram gekozen als basiseenheid (zo geldt N = kg m / s²), hoewel qua naamgeving een systeem gebruikt wordt alsof gram de basiseenheid is. Zie ook basiseenheden.

Voorgestelde nieuwe definities van de basiseenheden[bewerken]

In oktober 2011 nam de 24e vergadering van de CGPM een resolutie aan waaraan deze nota neemt van het voornemen van het BIPM om de definities te veranderen in de volgende. Voor vier definities is dit een inhoudelijke verandering, voor de overige drie alleen een andere formulering. De volgorde is zodanig dat geen enkele definitie afhangt van iets wat nog niet is gedefinieerd.[3]

  • s is zodanig dat de frequentie van de overgang tussen de twee hyperfijne energieniveaus van de grondtoestand van het cesium 133-atoom in rust bij het absolute nulpunt gelijk is aan 9 192 631 770 Hz
  • m is zodanig dat de lichtsnelheid in vacuüm gelijk is aan 299 792 458 m s−1 (hangt af van de hierboven gedefinieerde s)
  • kg is zodanig dat de constante van Planck h gelijk is aan 6,626 06X × 10−34 s−1 m2 kg ofwel J·s (hangt af van de hierboven gedefinieerde s en m)
  • A is zodanig dat de elementaire lading e gelijk is aan 1,602 17X × 10−19 s A ofwel C (hangt af van de hierboven gedefinieerde s)
  • K is zodanig dat de constante van Boltzmann k (of kB)gelijk is aan 1,380 6X × 10−23 s−2 m2 kg K−1 ofwel J/K (hangt af van de hierboven gedefinieerde s, m en kg)
  • mol is zodanig dat de constante van Avogadro NA gelijk is aan 6,022 14X × 1023 mol−1 (onafhankelijk van de andere definities)
  • cd is zodanig dat de specifieke lichtstroom voor monochrome straling van 540 THz gelijk is aan 683 s3 m−2 kg−1 cd sr ofwel cd sr W−1 ofwel lm/W (hangt af van de hierboven gedefinieerde s, m en kg)

Hierin staat X steeds voor een of meer nog nader te bepalen cijfers.

Bronnen, noten en/of referenties