Základní jednotky SI soustavy
Základní přehled o jednotkách a soustavách najdete v úvodu do fyzikálních jednotek.
| Veličina | Název jednotky | Značka | Poznámka |
|---|---|---|---|
| délka | metr | m | historie metru |
| hmotnost | kilogram | kg | historie kilogramu |
| čas | sekunda | s | |
| elektrický proud | ampér | A | |
| termodynamická teplota | kelvin | K | |
| svítivost | kandela | cd | |
| látkové množství | mol | mol |
Definice základních jednotek
- Metr
- Metr je délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy (17. CGPM, 1983).
- Kilogram
- Kilogram je definován fixací číselné hodnoty Planckovy konstanty h na přesně 6,626 070 15×10-34 J.s (26. CGPM, 2018; platí od 20. 5. 2019). Předchozí definice (3. CGPM, 1901) stanovila kilogram jako hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Sèvres.
- Sekunda
- Sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133 (13. CGPM, 1967).
- Ampér
- Ampér je definován fixací číselné hodnoty elementárního náboje e na přesně 1,602 176 634×10-19 C (26. CGPM, 2018; platí od 20. 5. 2019). Předchozí definice (9. CGPM, 1948) stanovila ampér přes sílu mezi dvěma rovnoběžnými vodiči ve vakuu. André Marie Ampére (1775 - 1836).
- Kelvin
- Kelvin je definován fixací číselné hodnoty Boltzmannovy konstanty k na přesně 1,380 649×10-23 J.K-1 (26. CGPM, 2018; platí od 20. 5. 2019). Předchozí definice (13. CGPM, 1967) stanovila kelvin jako 1/273,16 díl termodynamické teploty trojného bodu vody. William Thomson lord Kelvin (1824 - 1907).
- Mol
- Mol je látkové množství soustavy, která obsahuje přesně 6,022 140 76×1023 elementárních jedinců (entit). Toto číslo odpovídá fixované hodnotě Avogadrovy konstanty NA (26. CGPM, 2018; platí od 20. 5. 2019). Při udávání látkového množství je třeba elementární jedince (entity) specifikovat; mohou to být atomy, molekuly, ionty, elektrony, jiné částice nebo blíže určená seskupení částic. Předchozí definice (14. CGPM, 1971) vycházela z počtu atomů v 0,012 kg uhlíku 12C.
- Kandela
- Kandela je svítivost zdroje, který v daném směru vysílá monochromatické záření s kmitočtem 540×1012 hertzů a jehož zářivost v tomto směru je 1/683 wattu na steradián (16. CGPM, 1979).
Praktická realizace jednotek
- Délka
- Délka se realizuje pomocí několika doporučených vlnových délek záření laserů (čar atomu vodíku, molekuly jódu a dalších) a lamp (Kr, Hg, Cd).
- Hmotnost
- Hmotnost se od redefinice SI (2019) realizuje primárně pomocí Kibblových vah (dříve wattových vah), které spojují mechanickou a elektrickou energii přes Planckovu konstantu. Sekundárně lze použít metodu XRCD (počítání atomů v křemíkové kouli). Mezinárodní prototyp kilogramu z PtIr již neslouží jako definice, ale zůstává referenčním etalonem.
- Čas
- Čas se realizuje pomocí frekvence atomových (cesiových) hodin. Mnoho těchto hodin se mezinárodně podílí na ustanovování časové stupnice TAI (z ní je pro praxi odvozen UTC).
- Elektrické veličiny
- Elektrické veličiny jsou od nedávné doby doporučeny realizovat kvantovými etalony pomocí Josephsonova jevu (el. napětí) a Hallova jevu (el. odpor).
- Termodynamická teplota
- Termodynamická teplota se realizuje pomocí mezinárodní teplotní stupnice ITS-90 (interpolace definovaných teplotních bodů v rozsahu od 0,65 K do nejvyšších teplot měřitelných optickými pyrometry) a od roku 2019 také primárními termometrickými metodami založenými přímo na Boltzmannově konstantě.
- Látkové množství
- Látkové množství se od redefinice SI (2019) realizuje přímo z fixované hodnoty Avogadrovy konstanty. V praxi se používají chemické a fyzikální metody (gravimetrie, titrimetrie, hmotnostní spektrometrie aj.).
- Fotometrickými veličinami (jakou je například svítivost)
- Fotometrickými veličinami (jakou je například svítivost) se zabývá la Commission internationale de l'éclairage (CIE).
Odvozené jednotky
| Název veličiny | Rozměr jednotky | Název j. | Značka j. |
|---|---|---|---|
| rovinný úhel | 1 | radián | rad |
| prostorový úhel | 1 | steradián | sr |
| kmitočet | s-1 | hertz | Hz |
| rychlost | m.s-1 | metr za sekundu | |
| zrychlení | m.s-2 | ||
| nárůst zrychlení | m.s-3 | ryv | |
| síla | m.kg.s-2 | newton | N |
| tlak, mechanické napětí | m-1.kg.s-2 | pascal | Pa |
| energie, práce, teplo | m2.kg.s-2 | joule | J |
| výkon | m2.kg.s-3 | watt | W |
| elektrický náboj | s.A | coulomb | C |
| elektrické napětí, el. potenciál, elektromotorické napětí | m2.kg.s-3.A-1 | volt | V |
| elektrická kapacita | m-2kg-1.s4.A2 | farad | F |
| elektrický odpor | m2.kg.s-3.A-2 | ohm | Ω |
| elektrická vodivost | m-2.kg-1.s3.A2 | siemens | S |
| magnetický indukční tok | m2.kg.s-2.A-1 | weber | Wb |
| magnetická indukce | kg.s-2.A-1 | tesla | T |
| indukčnost, vzájemná indukčnost | m2.kg.s-2.A-2 | henry | H |
| světelný tok | cd | lumen | lm |
| osvětlení | m-2.cd.sr | lux | lx |
| aktivita | s-1 | becquerel | Bq |
| dávka | m2.s-2 | gray | Gy |
| ekvivalentní dávka | m2.s-2 | sievert | Sv |
| katalytická aktivita | s-1.mol | katal | kat |
Vedlejší jednotky
| Veličina | Název | Značka | Vztah k hlavní jednotce |
|---|---|---|---|
| čas | minuta | min | 60 s |
| hodina | h | 3600 s | |
| den | d | 86 400 s | |
| rovinný úhel | (úhlový) stupeň | ° | (π/180) rad |
| (úhlová) minuta | ' | (π/10 800) rad | |
| vteřina | " | (π/648 000) rad | |
| grad, gon | g, gon | (π/200) rad | |
| délka | astronomická jednotka | AU | 1,49598.1011m |
| parsek | pc | 3,0857.1016 m | |
| světelný rok | ly | 9,4605.1015 m | |
| plošný obsah | hektar | ha | 104 m2 |
| objem | litr | l, L | 10-3 m3 |
| hmotnost | tuna | t | 103 kg |
| atomová hmotnostní jednotka | u | 1,660 539 07.10-27 kg | |
| délková hmotnost | tex | tex | 10-6 kg.m-1 |
| optická mohutnost | dioptrie | D | 1 m-1 |
| energie | elektronvolt | eV | 1,602 176 634.10-19 J (přesně) |
| zdánlivý výkon | voltampér | V.A | |
| jalový výkon | var | var |
Různé doplňkové jednotky
- Decibel [dB]
- Decibel logaritmická jednotka používaná k vyjádření zvláště akustické intenzity. Rozdíl 20 dB znamená rozdíl 10krát větší amplitudy signálu a 100krát většího výkonu. Obvykle se používá pro vyjádření relativního poměru signálů. Je-li použit ve významu absolutní hodnoty intenzity zvuku, pak se za výchozí hodnotu 0 dB považuje akustický výkon 10-12 W.m-2 (jedná se o prahovou intenzitu slyšitelnosti čistého tónu o frekvenci 1000 Hz).
Příklady zvuků o dané intenzitě
- Dobsonova jednotka [DU]
- Dobsonova jednotka je jednotka mohutnosti ozónové vrstvy používaná při měření ozónové vrstvy.
Redefinice SI 2019
Dne 20. května 2019 vstoupila v platnost zásadní revize soustavy SI, schválená 26. zasedáním CGPM dne 16. listopadu 2018. Všech sedm základních jednotek je nyní definováno prostřednictvím fixovaných číselných hodnot sedmi definičních konstant:
| Konstanta | Značka | Přesná hodnota | Definuje jednotku |
|---|---|---|---|
| frekvence Cs hyperjemného přechodu | ΔνCs | 9 192 631 770 Hz | sekunda (s) |
| rychlost světla ve vakuu | c | 299 792 458 m.s-1 | metr (m) |
| Planckova konstanta | h | 6,626 070 15×10-34 J.s | kilogram (kg) |
| elementární náboj | e | 1,602 176 634×10-19 C | ampér (A) |
| Boltzmannova konstanta | k | 1,380 649×10-23 J.K-1 | kelvin (K) |
| Avogadrova konstanta | NA | 6,022 140 76×1023 mol-1 | mol (mol) |
| svítivá účinnost | Kcd | 683 lm.W-1 | kandela (cd) |
Podrobnější informace o fyzikálních konstantách naleznete na stránce fyzikální konstanty.
Jednotky mimo SI
Existují samozřejmě také jednotky mimo soustavu SI. Podívejte se na převodní tabulky jednotek.
Násobky a díly jednotek
Co znamená zkratka SI
- SI
- Zkratka SI pochází z francouzského výrazu Système International d'Unités (tj. mezinárodní systém jednotek).
Souvislosti
- Mezinárodní soustava jednotek - Wikipedie
- The International System of Units (SI) - BIPM
- Fundamental Physical Constants - NIST (CODATA)