ระบบหน่วยสากล
ระบบหน่วยสากลหรือที่รู้จักกันในระดับสากลโดยย่อว่าSI (มาจาก ชื่อทางการในภาษาฝรั่งเศส ว่า Système international d'unités ) คือรูปแบบสมัยใหม่ของระบบเมตริก และเป็น ระบบการวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลกเป็นระบบการวัดเพียงระบบเดียวที่มีสถานะเป็นทางการในเกือบทุกประเทศทั่วโลก ใช้ในวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีอุตสาหกรรมและการค้า ในชีวิตประจำวัน สำนักงานมาตรวัดและน้ำหนักระหว่างประเทศ (ย่อว่าBIPMจากภาษาฝรั่งเศส : Bureau international des poids et mesures ) เป็นผู้ประสานงานของระบบ SI

| เครื่องหมาย | ชื่อ | ปริมาณ |
|---|---|---|
| ส | ที่สอง | เวลา |
| ม | เมตร | ความยาว |
| กก. | กิโลกรัม | มวล |
| เอ | แอมแปร์ | กระแสไฟฟ้า |
| เค | เคลวิน | อุณหภูมิทางเทอร์โมไดนามิก |
| โมล | ตัวตุ่น | ปริมาณของสาร |
| ซีดี | แคนเดลา | ความเข้มของแสง |
ระบบ หน่วยวัดสากล (SI) ประกอบด้วยระบบ หน่วยวัดที่สอดคล้องกัน โดยเริ่มต้นจากหน่วยพื้นฐาน เจ็ดหน่วย ได้แก่วินาที (สัญลักษณ์: s, หน่วยของเวลา ), เมตร (m, ความยาว ), กิโลกรัม (kg, มวล ), แอมแปร์ (A, กระแสไฟฟ้า ), เคลวิน (K, อุณหภูมิทางเทอร์โมไดนามิก ), โมล (mol, ปริมาณสาร ) และแคนเดลา (cd, ความเข้มแสง ) ระบบนี้สามารถรองรับหน่วยที่สอดคล้องกันสำหรับปริมาณเพิ่มเติมได้ไม่จำกัดจำนวน หน่วยเหล่านี้เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์ที่ สอดคล้องกัน ซึ่งสามารถแสดงได้เสมอในรูปผลคูณของกำลังของหน่วยพื้นฐาน มีหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกัน 22 หน่วยที่ได้รับการกำหนดชื่อและสัญลักษณ์เฉพาะ
หน่วยพื้นฐาน 7 หน่วยและหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกัน 22 หน่วย ซึ่งมีชื่อและสัญลักษณ์เฉพาะ สามารถใช้ร่วมกันเพื่อแสดงหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันอื่นๆ ได้ เนื่องจากขนาดของหน่วยที่สอดคล้องกันจะเหมาะสมสำหรับการใช้งานบางอย่างเท่านั้นและไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานอื่นๆ ระบบ SI จึงมีคำนำหน้า 24 คำ ซึ่งเมื่อนำไปบวกกับชื่อและสัญลักษณ์ของหน่วยที่สอดคล้องกัน จะได้หน่วย SI เพิ่มเติมอีก 24 หน่วย (ไม่สอดคล้องกัน) สำหรับปริมาณเดียวกัน หน่วยที่ไม่สอดคล้องกันเหล่านี้จะเป็นผลคูณและผลย่อยของหน่วยที่สอดคล้องกันในรูปแบบทศนิยม (เช่น กำลังของสิบ) เสมอ
วิธีการกำหนดหน่วย SI ในปัจจุบันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นมานานหลายทศวรรษไปสู่การกำหนดรูปแบบที่เป็นนามธรรมและอุดมคติมากขึ้น โดยที่การนำไปใช้จริงของหน่วยต่างๆ นั้นถูกแยกออกจากคำจำกัดความในเชิงแนวคิด ผลที่ตามมาคือ เมื่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น การนำไปใช้จริงแบบใหม่และอาจดีกว่าเดิมอาจถูกนำมาใช้โดยไม่จำเป็นต้องกำหนดหน่วยใหม่ ปัญหาอย่างหนึ่งของสิ่งประดิษฐ์คือมันอาจสูญหาย เสียหาย หรือเปลี่ยนแปลงได้ อีกปัญหาหนึ่งคือมันก่อให้เกิดความไม่แน่นอนที่ไม่สามารถลดลงได้ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
แรงจูงใจดั้งเดิมในการพัฒนาระบบหน่วยวัดสากล (SI) คือความหลากหลายของหน่วยวัดที่เกิดขึ้นภายใน ระบบ เซนติเมตร-กรัม-วินาที (CGS) (โดยเฉพาะอย่างยิ่งความไม่สอดคล้องกันระหว่างระบบหน่วยวัดไฟฟ้าสถิตและระบบหน่วยวัดแม่เหล็กไฟฟ้า ) และการขาดการประสานงานระหว่างสาขาวิชา ต่างๆ ที่ใช้ระบบเหล่านั้นการประชุมใหญ่ว่าด้วยมาตรวัดและหน่วยวัด (ภาษาฝรั่งเศส: Conférence générale des poids et mesures – CGPM) ซึ่งจัดตั้งขึ้นโดยอนุสัญญามาตรวัดปี ค.ศ. 1875 ได้รวบรวมองค์กรระหว่างประเทศหลายแห่งเพื่อกำหนดคำจำกัดความและมาตรฐานของระบบใหม่ และเพื่อกำหนดมาตรฐานกฎเกณฑ์สำหรับการเขียนและการนำเสนอการวัด ระบบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1960 อันเป็นผลมาจากความคิดริเริ่มที่เริ่มต้นในปี ค.ศ. 1948 และมีพื้นฐานมาจากระบบหน่วยเมตร-กิโลกรัม-วินาที (MKS) ผสมผสานกับแนวคิดจากการพัฒนาระบบ CGS
คำนิยาม
ระบบหน่วยสากลประกอบด้วยชุดค่าคงที่กำหนดเจ็ดชุดพร้อมหน่วยฐานที่สอดคล้องกันเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพันธ์ และชุดตัวคูณฐานทศนิยมที่ใช้เป็นคำนำหน้า[ 1 ] : 125
ค่าคงที่ที่กำหนดในระบบ SI
| เครื่องหมาย | การกำหนดค่าคงที่ | ค่าที่แน่นอนและหน่วย |
|---|---|---|
| Δ ν | ความถี่การเปลี่ยนผ่านไฮเปอร์ไฟน์ของ133 Cs | 9 192 631 770 เฮิรตซ์ |
| ค | ความเร็วแสง | 299 792 458 ม./วินาที |
| ชม. | ค่าคงที่ของพลังค์ | 6.626 070 15 × 10 −34 J⋅s |
| อี | ประจุพื้นฐาน | 1.602 176 634 × 10 −19 C |
| เค | ค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์ | 1.380 649 × 10 −23 J/K |
| เอ็น | ค่าคงที่ของอะโวกาโด | 6.022 140 76 × 10 23 mol −1 |
| เค | ประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสี540 THz | 683 ลูเมน/วัตต์ |
ค่าคงที่กำหนดทั้งเจ็ดเป็นคุณลักษณะพื้นฐานที่สุดของการกำหนดระบบหน่วย แต่ละค่าคงที่กำหนดประกอบด้วยค่าตัวเลขที่แน่นอนและหน่วย[ 1 ] : 125 ค่าคงที่กำหนด ได้แก่ความเร็วแสงในสุญญากาศcความถี่การเปลี่ยนผ่านไฮเปอร์ไฟน์ของซีเซียมΔ ν ค่า คงที่ของพลังค์hประจุ พื้นฐาน e ค่า คงที่ ของโบลต์ซมันน์k ค่าคงที่ของอะโวกาโดN และประสิทธิภาพการส่องสว่างK ลักษณะของค่าคงที่กำหนดมีตั้งแต่ค่าคงที่พื้นฐานของธรรมชาติ เช่นcไปจนถึงค่าคงที่ทางเทคนิคล้วนๆK ค่าที่กำหนดให้กับค่าคงที่เหล่านี้ถูกกำหนดไว้เพื่อให้มั่นใจถึงความต่อเนื่องกับคำจำกัดความก่อนหน้าของหน่วยพื้นฐาน[ 1 ] : 128
หน่วยฐาน SI
ระบบ SI เลือกหน่วยเจ็ดหน่วยเพื่อใช้เป็นหน่วยฐานซึ่งสอดคล้องกับปริมาณทางกายภาพพื้นฐานเจ็ดอย่าง ได้แก่ วินาทีสำหรับเวลาเมตรสำหรับความยาวกิโลกรัมสำหรับมวลแอมแปร์สำหรับกระแสไฟฟ้าเคลวินสำหรับอุณหภูมิทางเทอร์โมไดนามิกโมลสำหรับปริมาณของสารและแคนเดลาสำหรับความเข้มของการส่องสว่าง [ 1 ] หน่วย ฐานถูกกำหนดในแง่ของค่าคงที่ที่กำหนด ตัวอย่างเช่น กิโลกรัมถูกกำหนดโดยการใช้ค่าคงที่ของพลังค์hเป็น6.626 070 15 × 10 −34 J⋅sโดยให้การแสดงออกในรูปของค่าคงที่ที่กำหนด[ 1 ] : 131
- 1 กก. = (299 792 458 ) 2/(6.626 070 15 × 10 −34 )(9 192 631 770 ) h Δ ν /ซี 2 .
หน่วยทั้งหมดในระบบ SI สามารถแสดงได้ในรูปของหน่วยฐาน และหน่วยฐานทำหน้าที่เป็นชุดที่ต้องการสำหรับการแสดงหรือวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วย การเลือกใช้ปริมาณใดและจำนวนเท่าใดเป็นปริมาณฐานนั้นไม่ใช่เรื่องพื้นฐานหรือแม้แต่เรื่องเฉพาะเจาะจง – เป็นเรื่องของข้อตกลง[ 1 ] : 126
| ชื่อหน่วย | สัญลักษณ์หน่วย | สัญลักษณ์มิติ | ชื่อปริมาณ | สัญลักษณ์ทั่วไป | คำนิยาม |
|---|---|---|---|---|---|
| ที่สอง | ส | เวลา | ระยะเวลาของ9 192 631 770คาบของการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนผ่านระหว่าง ระดับ ไฮเปอร์ไฟน์ สอง ระดับของสถานะพื้นฐานของอะตอม ซีเซียม-133 | ||
| เมตร | ม | ความยาว | , , | ระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศใน1/299 792 458วินาที | |
| กิโลกรัม[ n 1 ] | กก. | มวล | กิโลกรัมถูกกำหนดโดยการตั้งค่าคงที่ของพลังค์hเป็น6.626 070 15 × 10 −34 J⋅s ( J = kg⋅m 2 ⋅s −2 ) โดยกำหนดนิยามของเมตรและวินาที[ 2 ] | ||
| แอมแปร์ | เอ | กระแสไฟฟ้า | การไหลของ1/1.602 176 634 × 10 −19คูณด้วยประจุพื้นฐานeต่อวินาที ซึ่งโดยประมาณคือ6.241 509 0744 × 10 18ประจุพื้นฐานต่อวินาที | ||
| เคลวิน | เค | อุณหภูมิทาง เทอร์ โมไดนามิก | หน่วยเคลวินถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์kให้เป็นค่า คงที่1.380 649 × 10 −23 J⋅K −1 , ( J = kg⋅m 2 ⋅s −2 ) โดยกำหนดนิยามของกิโลกรัม เมตร และวินาที | ||
| ตัวตุ่น | โมล | ปริมาณของสาร | ปริมาณสารของ6.022 140 76 × 10 23หน่วยพื้นฐาน[ n 2 ]ตัวเลขนี้คือค่าตัวเลขคงที่ของค่าคงที่อะโวกาโด N A แสดง ในหน่วย mol −1 | ||
| แคนเดลา | ซีดี | ความเข้มของแสง | หน่วยแคนเดลาถูกกำหนดโดยการใช้ค่าตัวเลขคงที่ของประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสีเอกรงค์ที่มีความถี่ 540 × 10 12เฮิรตซ์ (K ) ซึ่งมี ค่า เท่ากับ 683 เมื่อแสดงในหน่วย lm W −1 | ||
| |||||
หน่วยอนุพันธ์
ระบบนี้อนุญาตให้มีหน่วยเพิ่มเติมได้ไม่จำกัดจำนวน เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์ซึ่งสามารถแสดงได้เสมอในรูปผลคูณของกำลังของหน่วยพื้นฐาน โดยอาจมีตัวคูณเชิงตัวเลขที่ไม่เป็นศูนย์ เมื่อตัวคูณนั้นเป็นหนึ่ง หน่วยนั้นจะเรียกว่า หน่วยอนุพันธ์ที่ สอดคล้องกันตัวอย่างเช่น หน่วยอนุพันธ์ SI ที่สอดคล้องกันของความเร็วคือเมตรต่อวินาทีโดยใช้สัญลักษณ์m/s [ 1 ] : 139 หน่วยพื้นฐานและหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันของ SI รวมกันเป็นระบบหน่วยที่สอดคล้องกัน ( เซตของหน่วย SI ที่สอดคล้องกัน ) คุณสมบัติที่มีประโยชน์ของระบบที่สอดคล้องกันคือ เมื่อค่าตัวเลขของปริมาณทางกายภาพแสดงในรูปของหน่วยของระบบ สมการระหว่างค่าตัวเลขจะมีรูปแบบเดียวกันทุกประการ รวมถึงตัวประกอบเชิงตัวเลข เช่นเดียวกับสมการที่สอดคล้องกันระหว่างปริมาณทางกายภาพ[ 3 ] : 6
หน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันจำนวน 22 หน่วยได้รับการกำหนดชื่อและสัญลักษณ์พิเศษดังแสดงในตารางด้านล่าง เรเดียนและสเตอเรเดียนไม่มีหน่วยพื้นฐาน แต่ถือเป็นหน่วยอนุพันธ์ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์[ 1 ] : 137
| ชื่อ | เครื่องหมาย | ปริมาณ | ในหน่วยฐาน SI | ในหน่วย SI อื่นๆ |
|---|---|---|---|---|
| เรเดียน[ nc 1 ] | แรด | มุมระนาบ | 1 | |
| สเตอเรเดียน[ nc 1 ] | sr | มุมตัน | 1 | |
| เฮิรตซ์ | เฮิรตซ์ | ความถี่ | s −1 | |
| นิวตัน | เอ็น | บังคับ | กก.⋅ม⋅วินาที−2 | |
| ปาสคาล | ปา | ความกดดันความเครียด | กก.⋅ม⁻¹⋅วินาที⁻² | เอ็น/ม. ² |
| จูล | เจ | พลังงานงานปริมาณความร้อน | กก.⋅ม. ²⋅วินาที⁻² | เอ็น⋅ม |
| วัตต์ | ว | กำลัง , ฟลักซ์การแผ่รังสี | กก.⋅ม. ²⋅วินาที⁻³ | เจ/เอส |
| คูลอมบ์ | ซี | ประจุไฟฟ้า | s⋅A | |
| โวลต์ | วี | ความต่างศักย์ไฟฟ้า[ a ] | กก.⋅ม. ²⋅วินาที⁻³⋅เอ⁻¹ | ว/เอ |
| โอห์ม | Ω | ความต้านทานไฟฟ้า | กก.⋅ม.²⋅วินาที⁻³⋅เอ⁻² | วี/เอ |
| ซีเมนส์ | เอส | การนำไฟฟ้า | กก. −1 ⋅ม−2 ⋅วินาที3 ⋅เอ2 | เอ/วี |
| ฟารัด | เอฟ | ความจุ | กก. −1 ⋅ม−2 ⋅วินาที4 ⋅เอ2 | ซี/วี |
| เฮนรี่ | ชม | ความเหนี่ยวนำ | กก.⋅ม.²⋅วินาที⁻²⋅เอ⁻² | ดับเบิลยูบี/เอ |
| เทสลา | ที | ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก | กก.⋅วินาที⁻²⋅เอ⁻¹ | Wb/m 2 |
| เวเบอร์ | ดับเบิลยูบี | ฟลักซ์แม่เหล็ก | กก.⋅ ม .²⋅วินาที⁻²⋅เอ⁻¹ | วี⋅ส |
| องศาเซลเซียส | °C | อุณหภูมิเซลเซียส | เค | |
| ลูเมน | แอลเอ็ม | ฟลักซ์ส่องสว่าง | cd⋅sr [ nc 2 ] | ซีดี⋅เอสอาร์ |
| ลักซ์ | แอลเอ็กซ์ | ความสว่าง | cd⋅sr⋅m −2 [ nc 2 ] | lm/m 2 |
| เบคเคอเรล | บีคิว | กิจกรรมที่อ้างถึงนิวไคลด์กัมมันตรังสี | s −1 | |
| สีเทา | จี | ปริมาณรังสีที่ดูดซึม , เคอร์มา | ม. 2 ⋅วินาที−2 | จูล/กก. |
| ซีเวิร์ต | สว. | ปริมาณเทียบเท่า | ม. 2 ⋅วินาที−2 | จูล/กก. |
| คาทัล | แคท | กิจกรรมเร่งปฏิกิริยา | โมล⋅วินาที−1 | |
| หมายเหตุ | ||||
หน่วยอนุพันธ์ในระบบ SI เกิดจากการยกกำลัง การคูณ หรือการหารหน่วยพื้นฐาน และมีจำนวนไม่จำกัด[ 1 ] : 138 [ 4 ] : 14, 16

หน่วยอนุพันธ์ใช้กับปริมาณอนุพันธ์ บางอย่าง ซึ่งตามคำจำกัดความอาจแสดงในรูปของปริมาณฐานและดังนั้นจึงไม่เป็นอิสระ ตัวอย่างเช่นการนำไฟฟ้าเป็นส่วนกลับของความต้านทานไฟฟ้าส่งผลให้ซีเมนส์เป็นส่วนกลับของโอห์ม และในทำนองเดียวกัน โอห์มและซีเมนส์สามารถแทนที่ด้วยอัตราส่วนของแอมแปร์และโวลต์ได้ เนื่องจากปริมาณเหล่านั้นมีความสัมพันธ์ที่กำหนดไว้ต่อกัน[ b ]ปริมาณอนุพันธ์ที่มีประโยชน์อื่นๆ สามารถระบุได้ในรูปของหน่วยฐาน SI และหน่วยอนุพันธ์ที่ไม่มีหน่วยชื่อใน SI เช่น ความเร่ง ซึ่งมีหน่วย SI เป็น m/ s² [ 1 ] : 139
อาจใช้การผสมผสานระหว่างหน่วยพื้นฐานและหน่วยอนุพันธ์เพื่อแสดงหน่วยอนุพันธ์ ตัวอย่างเช่น หน่วย SI ของแรงคือนิวตัน (N) หน่วย SI ของความดันคือปาสคาล (Pa) – และปาสคาลสามารถกำหนดได้เป็นหนึ่งนิวตันต่อตารางเมตร (N/ m² ) [ 5 ]
คำนำหน้า
เช่นเดียวกับระบบเมตริกทั้งหมด ระบบ SI ใช้คำนำหน้าหน่วยเมตริกเพื่อสร้างชุดหน่วยอย่างเป็นระบบสำหรับปริมาณทางกายภาพเดียวกัน โดยหน่วยเหล่านั้นจะเป็นผลคูณทศนิยมของกันและกันในช่วงกว้าง ตัวอย่างเช่น ระยะทางในการขับรถโดยปกติจะระบุเป็นกิโลเมตร (สัญลักษณ์km ) แทนที่จะเป็นเมตร ในที่นี้ คำนำหน้าหน่วยเมตริก ' กิโล- ' (สัญลักษณ์ 'k') หมายถึงตัวคูณ 1000 ดังนั้น1 กม . =1000เมตร
ระบบ SI มีคำนำหน้าหน่วยเมตริก 24 คำที่แสดงถึงกำลังทศนิยมตั้งแต่ 10 −30ถึง 10 30โดยคำนำหน้าล่าสุดได้รับการนำมาใช้ในปี 2022 [ 1 ] : 143–144 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]คำนำหน้าส่วนใหญ่สอดคล้องกับกำลังจำนวนเต็มของ 1000 มีเพียงคำนำหน้าสำหรับ 10, 1/10, 100 และ 1/100 เท่านั้นที่ไม่สอดคล้อง การแปลงระหว่างหน่วย SI ต่างๆ สำหรับปริมาณทางกายภาพเดียวกันจะใช้กำลังของสิบเสมอ นี่คือเหตุผลที่ระบบ SI (และระบบเมตริกโดยทั่วไป) เรียกว่าระบบหน่วยวัดทศนิยม[ 9 ]
กลุ่มที่เกิดจากการนำสัญลักษณ์คำนำหน้ามาติดกับสัญลักษณ์หน่วย (เช่น ' กม. ', ' ซม. ') ก่อให้เกิดสัญลักษณ์หน่วยใหม่ที่ไม่สามารถแยกออกจากกันได้ สัญลักษณ์ใหม่นี้สามารถยกกำลังบวกหรือลบได้ นอกจากนี้ยังสามารถรวมกับสัญลักษณ์หน่วยอื่นๆ เพื่อสร้างสัญลักษณ์หน่วย ผสมได้[ 1 ] : 143 ตัวอย่างเช่นg/cm³ เป็นหน่วย SI ของความหนาแน่นโดยที่cm³จะถูกตีความว่า ( cm ) ³
มีการเพิ่มคำนำหน้าให้กับชื่อหน่วยเพื่อสร้างพหุคูณและพหุคูณย่อยของหน่วยเดิม ทั้งหมดนี้เป็นเลขยกกำลังจำนวนเต็มของสิบ และที่มากกว่าร้อยหรือน้อยกว่าหนึ่งในร้อยทั้งหมดเป็นเลขยกกำลังจำนวนเต็มของพัน ตัวอย่างเช่นกิโล-หมายถึงพหุคูณของพัน และมิลลิ-หมายถึงพหุคูณของหนึ่งในพัน ดังนั้นหนึ่งเมตรจึงมีหนึ่งพันมิลลิเมตร และหนึ่งกิโลเมตรมีหนึ่งพันเมตร คำนำหน้าจะไม่ถูกนำมารวมกัน ดังนั้นตัวอย่างเช่น หนึ่งในล้านของเมตรคือไมโครเมตรไม่ใช่มิลลิเมตรพหุคูณของกิโลกรัมจะถูกตั้งชื่อราวกับว่ากรัมเป็นหน่วยพื้นฐาน ดังนั้นหนึ่งในล้านของกิโลกรัมคือมิลลิกรัมไม่ใช่ไมโครกิโลกรัม[ 10 ] : 122 [ 11 ] : 14
BIPM กำหนดคำนำหน้าหน่วย 24 คำสำหรับระบบหน่วยสากล (SI):
| คำนำหน้า | ฐาน 10 | ทศนิยม | การรับเลี้ยงบุตรบุญธรรม[ nb 1 ] | |
|---|---|---|---|---|
| ชื่อ | เครื่องหมาย | |||
| เควตตา | คิว | 10:30 น. | 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 | 2022 [ 12 ] |
| รอนน่า | อาร์ | 10 27 | 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 | |
| ยอตตา | วาย | 10 24 | 1 000 000 000 000 000 000 000 000 | 1991 |
| เซตต้า | ซ | 10 21 | 1,000,000,000,000,000,000,000,000 | |
| เอ็กซา | อี | 10 18 | 1,000,000,000,000,000,000 | พ.ศ. 2518 [ 13 ] |
| เพต้า | พี | 10 15 | 1,000,000,000,000,000 | |
| เทรา | ที | 10 12 | 1,000,000,000,000 | 1960 |
| กิกะ | จี | 10 9 | 1,000,000,000 บาท | |
| เมกะ | เอ็ม | 10 6 | 1,000,000 บาท | 1873 |
| กิโล | เค | 10 3 | 1,000 | ค.ศ. 1795 |
| เฮกโต | ชม. | 10 2 | 100 | |
| เดคา | ดา | 10 1 | 10 | |
| — | — | 10 0 | 1 | — |
| การตัดสินใจ | ง | 10 −1 | 0.1 | ค.ศ. 1795 |
| เซนติ | ค | 10 −2 | 0.01 | |
| มิลลิ | ม | 10 −3 | 0.001 | |
| ไมโคร | μ | 10 −6 | 0.000 001 | 1873 |
| นาโน | n | 10 −9 | 0.000 000 001 | 1960 |
| ปิโก้ | พี | 10 −12 | 0.000 000 000 001 | |
| เฟมโต | เอฟ | 10 −15 | 0.000 000 000 000 001 | พ.ศ. 2507 |
| อัตโต | เอ | 10 −18 | 0.000 000 000 000 000 001 | |
| เซปโต้ | z | 10 −21 | 0.000 000 000 000 000 000 001 | 1991 |
| โยคโต | y | 10 −24 | 0.000 000 000 000 000 000 000 001 | |
| รอนโต | ร | 10 −27 | 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 | 2022 [ 12 ] |
| เควกโต | q | 10 −30 | 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 001 | |
| ||||
หน่วย SI ที่สอดคล้องกันและไม่สอดคล้องกัน
หน่วยพื้นฐานและหน่วยอนุพันธ์ที่เกิดจากการคูณกำลังของหน่วยพื้นฐานด้วยตัวประกอบเชิงตัวเลขหนึ่ง ก่อให้เกิดระบบหน่วยที่สอดคล้องกันปริมาณทางกายภาพทุกอย่างมีหน่วย SI ที่สอดคล้องกันเพียงหน่วยเดียว ตัวอย่างเช่น1 m/s = (1 m) / (1 s)เป็นหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันสำหรับความเร็ว[ 1 ] : 139 ยกเว้นกิโลกรัม (ซึ่งต้องใช้คำนำหน้า kilo- สำหรับหน่วยที่สอดคล้องกัน) เมื่อใช้คำนำหน้ากับหน่วย SI ที่สอดคล้องกัน หน่วยที่ได้จะไม่สอดคล้องกันอีกต่อไป เนื่องจากคำนำหน้าทำให้เกิดตัวประกอบเชิงตัวเลขอื่นที่ไม่ใช่หนึ่ง[ 1 ] : 137 ตัวอย่างเช่น เมตร กิโลเมตร เซนติเมตร นาโนเมตร ฯลฯ ล้วนเป็นหน่วย SI ของความยาว แม้ว่าจะมีเพียงเมตรเท่านั้นที่เป็นหน่วย SI ที่สอดคล้องกันชุดหน่วย SI ที่สมบูรณ์ประกอบด้วยทั้งชุดที่สอดคล้องกันและพหุคูณและพหุคูณย่อยของหน่วยที่สอดคล้องกันที่สร้างขึ้นโดยใช้คำนำหน้า SI [ 1 ] : 138
กิโลกรัมเป็นหน่วย SI เพียงหน่วยเดียวที่มีความสอดคล้องกัน โดยที่ชื่อและสัญลักษณ์มีคำนำหน้า สำหรับเหตุผลทางประวัติศาสตร์ ชื่อและสัญลักษณ์ของหน่วยทวีคูณและหน่วยย่อยของหน่วยมวลนั้นถูกกำหนดขึ้นโดยถือว่ากรัมเป็นหน่วยพื้นฐาน คำนำหน้าชื่อและสัญลักษณ์จะถูกนำมาต่อท้ายชื่อหน่วย"กรัม"และสัญลักษณ์หน่วย "ก" ตามลำดับ ตัวอย่างเช่น10 −6 กก.เขียนเป็นมิลลิกรัมและmgไม่ใช่ไมโครกิโลกรัมและμkg [ 1 ] : 144
หน่วย SI ที่สอดคล้องกันเดียวกันอาจใช้สำหรับปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น จูลต่อเคลวิน (สัญลักษณ์J/K ) เป็นหน่วย SI ที่สอดคล้องกันสำหรับปริมาณที่แตกต่างกันสองอย่าง คือความจุความร้อนและเอนโทรปีและแอมแปร์เป็นหน่วย SI ที่สอดคล้องกันสำหรับทั้งกระแสไฟฟ้าและ แรง เคลื่อนแม่เหล็ก[ 1 ] : 140
นอกจากนี้ หน่วย SI ที่สอดคล้องกันเดียวกันอาจเป็นหน่วยพื้นฐานในบริบทหนึ่ง แต่เป็นหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันในอีกบริบทหนึ่ง ตัวอย่างเช่น แอมแปร์เป็นหน่วยพื้นฐานเมื่อเป็นหน่วยของกระแสไฟฟ้า แต่เป็นหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันเมื่อเป็นหน่วยของแรงเคลื่อนแม่เหล็ก[ 1 ] : 140
| ชื่อ | เครื่องหมาย | ปริมาณที่ได้มา | สัญลักษณ์ทั่วไป |
|---|---|---|---|
| ตารางเมตร | ม.2 | พื้นที่ | เอ |
| ลูกบาศก์เมตร | ม.3 | ปริมาณ | วี |
| เมตรต่อวินาที | เมตร/วินาที | ความเร็ว , อัตราเร็ว | วี |
| เมตรต่อวินาที<sup>2</sup> | ม./วินาที2 | ความเร่ง | เอ |
| เมตรผกผัน | ม−1 | เลขคลื่น | σ , ṽ |
| การบรรจบกัน (ทัศนศาสตร์) | วี , 1/เอฟ | ||
| กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | กก./ม. 3 | ความหนาแน่น | ρ |
| กิโลกรัมต่อตารางเมตร | กก./ ตร.ม. | ความหนาแน่นของพื้นผิว | ρ |
| ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม | ม. 3 /กก. | ปริมาตรเฉพาะ | วี |
| แอมแปร์ต่อตารางเมตร | เอ/ม. 2 | ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า | เจ |
| แอมแปร์ต่อเมตร | เช้า | ความแรงของสนามแม่เหล็ก | ชม |
| โมลต่อลูกบาศก์เมตร | โมล/ม. 3 | ความเข้มข้น | ค |
| กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | กก./ม. 3 | ความเข้มข้นของมวล | ρ , γ |
| แคนเดลาต่อตารางเมตร | ซีดี/ตร.ม. 2 | ความสว่าง | แอล |
| ชื่อ | เครื่องหมาย | ปริมาณ | ในหน่วยฐาน SI |
|---|---|---|---|
| ปาสคาลวินาที | ปา⋅ส | ความหนืดไดนามิก | ม. −1 ⋅กก.⋅วินาที−1 |
| นิวตัน-เมตร | เอ็น⋅ม | โมเมนต์ของแรง | ม. 2 ⋅กก.⋅วินาที−2 |
| นิวตันต่อเมตร | น/ม. | แรงตึงผิว | กก.⋅วินาที−2 |
| เรเดียนต่อวินาที | เรเดียน/วินาที | ความเร็วเชิงมุมความถี่เชิงมุม | s −1 |
| เรเดียนต่อวินาที<sup>2</sup> | เรเดียน/วินาที2 | ความเร่งเชิงมุม | s −2 |
| วัตต์ต่อตารางเมตร | วัตต์/ ตร.ม. | ความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อน, ความเข้มของรังสี | กก.⋅วินาที−3 |
| จูลต่อเคลวิน | เจ/เค | เอนโทรปีความจุความร้อน | m 2 ⋅kg⋅s −2 ⋅K −1 |
| จูลต่อกิโลกรัม-เคลวิน | จูล/(กก.⋅เคลวิน) | ความจุความร้อนจำเพาะเอนโทรปีจำเพาะ | m 2 ⋅s −2 ⋅K −1 |
| จูลต่อกิโลกรัม | จูล/กก. | พลังงานจำเพาะ | ม. 2 ⋅วินาที−2 |
| วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน | W/(m⋅K) | การนำความร้อน | ม.⋅กก.⋅วินาที−3 ⋅K −1 |
| จูลต่อลูกบาศก์เมตร | จูล/ม. 3 | ความหนาแน่นของพลังงาน | ม. −1 ⋅กก.⋅วินาที−2 |
| โวลต์ต่อเมตร | วี/ม. | ความแรงของสนามไฟฟ้า | ม.⋅กก.⋅วินาที−3 ⋅เอ−1 |
| คูลอมบ์ต่อลูกบาศก์เมตร | ซี/ม. 3 | ความหนาแน่นของประจุไฟฟ้า | ม. −3 ⋅วินาที⋅เอ |
| คูลอมบ์ต่อตารางเมตร | ซี/ม. 2 | ความหนาแน่นประจุบนพื้นผิว ความ หนาแน่นฟลักซ์ไฟฟ้าการกระจัดทางไฟฟ้า | m −2 ⋅s⋅A |
| ฟารัดต่อเมตร | เอฟ/เอ็ม | ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า | m −3 ⋅kg −1 ⋅s 4 ⋅A 2 |
| เฮนรีต่อเมตร | ฮ/ม. | การซึมผ่าน | ม.⋅กก. ⋅วินาที ⁻²⋅เอ⁻² |
| จูลต่อโมล | จูล/โมล | พลังงานโมลาร์ | m 2 ⋅kg⋅s −2 ⋅mol −1 |
| จูลต่อโมล-เคลวิน | J/(mol⋅K) | เอนโทรปีโมลาร์ , ความจุความร้อนโมลาร์ | m 2 ⋅kg⋅s −2 ⋅K −1 ⋅mol −1 |
| คูลอมบ์ต่อกิโลกรัม | ซี/กก. | การสัมผัส (รังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมา) | กก. −1 ⋅วินาที⋅เอ |
| สีเทาต่อวินาที | จี/วินาที | อัตราปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับ | ม. 2 ⋅วินาที−3 |
| วัตต์ต่อสเตอเรเดียน | ดับเบิลยูเอสอาร์ | ความเข้มของการแผ่รังสี | ม. 2 ⋅กก.⋅วินาที−3 |
| วัตต์ต่อตารางเมตร-สเตอเรเดียน | W/(m 2 ⋅sr) | ความเปล่งประกาย | กก.⋅วินาที−3 |
| กะทาลต่อลูกบาศก์เมตร | แคท/ม. 3 | ความเข้มข้นของกิจกรรมเร่งปฏิกิริยา | m −3 ⋅s −1 ⋅mol |
หลักเกณฑ์การจัดทำพจนานุกรม

ชื่อหน่วย
มาตรฐาน SI กำหนดให้ชื่อหน่วยถือเป็นคำนามทั่วไปของภาษาบริบท[ 1 ] : 148 ซึ่งหมายความว่าชื่อหน่วยจะถูกพิมพ์ด้วยชุดอักขระเดียวกันกับคำนามทั่วไปอื่นๆ (เช่นอักษรละตินในภาษาอังกฤษอักษรซีริลลิกในภาษารัสเซีย เป็นต้น) และปฏิบัติตามกฎไวยากรณ์และการสะกดคำตาม ปกติ ของภาษาบริบท ตัวอย่างเช่น ในภาษาอังกฤษและภาษาฝรั่งเศส แม้ว่าหน่วยจะตั้งชื่อตามบุคคลและสัญลักษณ์ขึ้นต้นด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ แต่ชื่อหน่วยในข้อความทั่วไปจะขึ้นต้นด้วยตัวพิมพ์เล็ก (เช่น นิวตัน เฮิรตซ์ ปาสคาล) และจะใช้ตัวพิมพ์ใหญ่เฉพาะที่ต้นประโยคและในหัวข้อและชื่อสิ่งพิมพ์ เท่านั้น ตัวอย่างการประยุกต์ใช้กฎนี้ที่ไม่ธรรมดาคือ ชื่อหน่วยที่มีสัญลักษณ์°Cจะสะกดว่า 'degree Celsius ': ตัวอักษรตัวแรกของชื่อหน่วย 'd' เป็นตัวพิมพ์เล็ก ในขณะที่คำขยาย 'Celsius' เป็นตัวพิมพ์ใหญ่เพราะเป็นชื่อเฉพาะ[ 1 ] : 148
การสะกดคำภาษาอังกฤษและแม้แต่ชื่อหน่วย SI บางหน่วย คำนำหน้าหน่วย และหน่วยที่ไม่ใช่ SI นั้นขึ้นอยู่กับสำเนียงภาษา อังกฤษที่ใช้ ภาษาอังกฤษแบบอเมริกันใช้การสะกดdeka- , meter , และliterในขณะที่ภาษาอังกฤษแบบสากลใช้deca- , metre , และlitreชื่อของหน่วยที่มีสัญลักษณ์เป็น t และซึ่งกำหนดโดย1 t =10 3 กิโลกรัมคือ 'เมตริกตัน' ในภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน และ 'ตัน' ในภาษาอังกฤษสากล[ 4 ] : iii
สัญลักษณ์หน่วยและค่าของปริมาณ
สัญลักษณ์ของหน่วย SI มีจุดประสงค์เพื่อให้เป็นเอกลักษณ์และเป็นสากล โดยไม่ขึ้นอยู่กับบริบทของภาษา[ 10 ] : 130–135 มาตรฐานนี้กำหนดรูปแบบตามแบบแผนสำหรับการแสดงหน่วยปริมาณในด้านต่างๆ เช่น สัญลักษณ์ปริมาณ การจัดรูปแบบตัวเลขและเครื่องหมายทศนิยม การแสดงความไม่แน่นอนของการวัด การคูณและการหารสัญลักษณ์ปริมาณ และการใช้ตัวเลขบริสุทธิ์และมุมต่างๆ[ 1 ] : 147
ในสหรัฐอเมริกา แนวทางที่จัดทำโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) [ 11 ] : 37 ตีความมาตรฐานสากลโดยชี้แจงรายละเอียดเฉพาะภาษาบางประการสำหรับภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน[ 14 ]ตัวอย่างเช่น ตั้งแต่ปี 1979 คำว่าlitreอาจเขียนโดยใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ "L" หรือตัวพิมพ์เล็ก "l" ได้เป็นกรณีพิเศษ ซึ่งเป็นการตัดสินใจที่เกิดจากความคล้ายคลึงกันของตัวพิมพ์เล็ก "l" กับตัวเลข "1" โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแบบอักษรบางแบบหรือลายมือแบบอังกฤษ NIST แนะนำให้ใช้ "L" แทน "l" ในสหรัฐอเมริกา[ 11 ]
การรับรู้หน่วย

นักมาตรวิทยาแยกแยะความแตกต่างระหว่างคำจำกัดความของหน่วยและการนำไปใช้จริงอย่างระมัดระวัง หน่วย SI ถูกกำหนดโดยการประกาศว่าค่าคงที่ เจ็ดค่า [ 1 ] : 125–129 มีค่าตัวเลขที่แน่นอนเมื่อแสดงในรูปของหน่วย SI การนำไปใช้จริงของคำจำกัดความของหน่วยคือกระบวนการที่สามารถใช้คำจำกัดความเพื่อกำหนดค่าและความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องของปริมาณประเภทเดียวกันกับหน่วย[ 1 ] : 135
สำหรับแต่ละหน่วยพื้นฐาน BIPM จะเผยแพร่mises en pratique ( ภาษาฝรั่งเศสแปลว่า 'การนำไปปฏิบัติจริง; การนำไปใช้' [ 16 ] ) ซึ่งอธิบายถึงการนำหน่วยไปใช้ในทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในปัจจุบัน[ 17 ]การแยกค่าคงที่ที่กำหนดออกจากคำจำกัดความของหน่วยหมายความว่าสามารถพัฒนาการวัดที่ดีขึ้นได้ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในmises en pratiqueเมื่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น โดยไม่ต้องแก้ไขคำจำกัดความ
mise en pratiqueที่เผยแพร่แล้วไม่ใช่เพียงวิธีเดียวในการกำหนดหน่วยพื้นฐาน[ 10 ] : 111 คณะกรรมการที่ปรึกษาต่างๆ ของCIPM ได้ตัดสินใจในปี 2016 ว่าจะพัฒนา mise en pratiqueมากกว่าหนึ่งวิธีเพื่อกำหนดมูลค่าของแต่ละหน่วย[ 18 ]วิธีการเหล่านี้รวมถึงสิ่งต่อไปนี้:
- ต้องทำการทดลองแยกกันอย่างน้อยสามครั้ง โดยให้ค่าที่มีความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน สัมพัทธ์ ในการกำหนดกิโลกรัมไม่เกิน5 × 10 −8และอย่างน้อยหนึ่งในค่าเหล่านี้ควรจะดีกว่า2 × 10 −8ทั้งสมดุลของ Kibbleและโครงการ Avogadroควรถูกรวมไว้ในการทดลอง และความแตกต่างใดๆ ระหว่างสิ่งเหล่านี้จะต้องได้รับการแก้ไข[ 19 ] [ 20 ]
- นิยามของเคลวินที่วัดด้วยความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ของค่าคงที่โบลต์ซมันน์ที่ได้มาจากสองวิธีที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน เช่นการวัดอุณหภูมิ ก๊าซด้วยคลื่นเสียง และการวัดอุณหภูมิก๊าซด้วยค่าคงที่ไดอิเล็กตริก จะต้องมีความแม่นยำดีกว่าหนึ่งส่วนใน10 −6และค่าเหล่านี้จะต้องได้รับการยืนยันโดยการวัดอื่นๆ[ 21 ]
สถานะองค์กร

ระบบหน่วยสากล หรือ SI [ 1 ] : 123เป็นระบบหน่วยแบบทศนิยมและเมตริก ที่จัดตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2503 และได้รับการปรับปรุงเป็นระยะตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา SI มีสถานะเป็นทางการในประเทศส่วนใหญ่ รวมถึงสหรัฐอเมริกาแคนาดาและสหราชอาณาจักรแม้ว่าทั้งสามประเทศนี้จะเป็นหนึ่งในไม่กี่ประเทศที่ยังคงใช้ระบบหน่วยวัดตามธรรมเนียมของตนในระดับต่างๆ กันก็ตาม อย่างไรก็ตาม ด้วยระดับการยอมรับที่เกือบจะเป็นสากลนี้ SI "จึงถูกใช้ทั่วโลกในฐานะระบบหน่วยวัดที่ได้รับความนิยม ภาษาพื้นฐานสำหรับวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี อุตสาหกรรม และการค้า" [ 1 ] : 123, 126
ระบบการวัดประเภทอื่น ๆ ที่ยังคงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วโลกมีเพียงระบบการวัดแบบอิมพีเรียลและระบบการวัดตามธรรมเนียมของสหรัฐอเมริกาเท่านั้นหน่วยหลาและปอนด์สากลถูกกำหนดขึ้นตามระบบ SI [ 22 ]
ระบบปริมาณสากล
ปริมาณและสมการที่ให้บริบทในการกำหนดหน่วย SI นั้น ปัจจุบันเรียกว่าระบบปริมาณสากล (ISQ) ISQ อิงตามปริมาณพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังหน่วยพื้นฐานทั้งเจ็ดของ SI ปริมาณอนุพันธ์เช่นพื้นที่ความดันและ ความ ต้านทานไฟฟ้า มาจากปริมาณพื้นฐาน เหล่านี้โดยสมการที่ชัดเจนและไม่ขัดแย้งกัน ISQ กำหนดปริมาณที่วัดด้วยหน่วย SI [ 23 ] ISQ ได้รับการกำหนดเป็นทางการบางส่วนในมาตรฐานสากลISO/IEC 80000ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ในปี 2009 ด้วยการตีพิมพ์ISO 80000-1 [ 24 ]และได้รับการแก้ไขส่วนใหญ่ในปี2019–2020 [ 25 ]
หน่วยงานควบคุม
ระบบหน่วยวัดสากล ( SI) ได้รับการกำกับดูแลและพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยองค์กรระหว่างประเทศ 3 แห่งที่ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2418 ภายใต้เงื่อนไขของอนุสัญญา ว่า ด้วยมาตรวัดได้แก่การประชุมใหญ่ว่าด้วยมาตรวัดและน้ำหนัก (CGPM [ c ] ) [ 26 ]คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรวัดและน้ำหนัก (CIPM [ d ] ) และสำนักงานระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรวัดและน้ำหนัก (BIPM [ e ] ) การตัดสินใจและคำแนะนำทั้งหมดเกี่ยวกับหน่วยต่างๆ จะถูกรวบรวมไว้ในจุลสารชื่อระบบหน่วยสากล (SI) [ 1 ]ซึ่งเผยแพร่เป็นภาษาฝรั่งเศสและภาษาอังกฤษโดย BIPM และมีการปรับปรุงเป็นระยะ การเขียนและการบำรุงรักษาจุลสารนี้ดำเนินการโดยคณะกรรมการชุดหนึ่งของ CIPM คำจำกัดความของคำว่า "ปริมาณ" "หน่วย" "มิติ" เป็นต้น ที่ใช้ในจุลสาร SI นั้น เป็นคำจำกัดความที่ระบุไว้ในคำศัพท์สากลของการวัด [ 27 ] จุลสาร นี้เปิดโอกาสให้มีการเปลี่ยนแปลงในระดับท้องถิ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับชื่อหน่วยและคำศัพท์ในภาษาต่างๆ ตัวอย่างเช่น สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา(NIST) ได้จัดทำเอกสาร CGPM ฉบับหนึ่ง (NIST SP 330) ซึ่งชี้แจงการใช้งานสำหรับสิ่งพิมพ์ภาษาอังกฤษที่ใช้ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน[ 4 ]
ประวัติศาสตร์

ระบบ CGS และ MKS
แนวคิดของระบบหน่วยเกิดขึ้นหนึ่งร้อยปีก่อนระบบ SI ในช่วงทศวรรษ 1860 เจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์วิลเลียม ทอมสัน (ต่อมาคือลอร์ด เคลวิน) และคนอื่นๆ ที่ทำงานภายใต้การอุปถัมภ์ของสมาคมวิทยาศาสตร์แห่งอังกฤษโดยต่อยอดจากงานก่อนหน้าของคาร์ล เกาส์ได้พัฒนาระบบหน่วยเซนติเมตร-กรัม-วินาทีหรือระบบ cgs ในปี 1874 ระบบนี้ได้กำหนดรูปแบบแนวคิดของชุดหน่วยที่เกี่ยวข้องกันที่เรียกว่า ระบบหน่วย ที่สอดคล้องกันในระบบที่สอดคล้องกันหน่วยพื้นฐานจะรวมกันเพื่อกำหนดหน่วยอนุพันธ์โดยไม่มีปัจจัยเพิ่มเติม[ 4 ] : 2 ตัวอย่างเช่น การใช้เมตรต่อวินาทีมีความสอดคล้องในระบบที่ใช้เมตรสำหรับความยาวและวินาทีสำหรับเวลา แต่กิโลเมตรต่อชั่วโมงนั้นไม่สอดคล้อง หลักการของความสอดคล้องถูกนำ มาใช้สำเร็จในการกำหนดหน่วยวัดจำนวนหนึ่งโดยอิงจาก CGS รวมถึงerg สำหรับพลังงานdyneสำหรับแรงbaryeสำหรับความดันpoiseสำหรับความหนืดไดนามิกและstokesสำหรับความหนืดจลน์[ 29 ]
อนุสัญญามิเตอร์
ความคิดริเริ่มที่ได้รับแรงบันดาลใจจากฝรั่งเศสเพื่อความร่วมมือระหว่างประเทศในด้านมาตรวิทยานำไปสู่การลงนามในอนุสัญญาเมตร ในปี พ.ศ. 2418 หรือที่เรียกว่าสนธิสัญญาเมตร โดย 17 ประเทศ[ f ] [ 30 ] : 353–354 การประชุมใหญ่ว่าด้วยมาตรวัดและหน่วยวัด (ภาษาฝรั่งเศส: Conférence générale des poids et mesures – CGPM) ซึ่งจัดตั้งขึ้นโดยอนุสัญญาเมตร[ 29 ]ได้รวบรวมองค์กรระหว่างประเทศหลายแห่งเพื่อกำหนดคำจำกัดความและมาตรฐานของระบบใหม่ และเพื่อกำหนดมาตรฐานกฎสำหรับการเขียนและการนำเสนอการวัด[ 31 ] : 37 [ 32 ]ในขั้นต้น อนุสัญญานี้ครอบคลุมเฉพาะมาตรฐานสำหรับเมตรและกิโลกรัมเท่านั้น ซึ่งกลายเป็นรากฐานของระบบหน่วย MKS [ 4 ] : 2
โจวันนี จอร์จี และปัญหาของหน่วยไฟฟ้า
ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 มีระบบหน่วยวัดที่แตกต่างกันสามระบบสำหรับการวัดทางไฟฟ้า ได้แก่ระบบ CGS สำหรับหน่วยไฟฟ้าสถิตหรือที่รู้จักกันในชื่อระบบเกาส์เซียนหรือ ESU ระบบ CGS สำหรับหน่วยอิเล็กโทรเมคานิกส์ (EMU) และระบบสากลที่อิงตามหน่วยที่กำหนดโดยอนุสัญญาเมตร[ 33 ]สำหรับระบบจำหน่ายไฟฟ้า ความพยายามที่จะแก้ไขหน่วยไฟฟ้าในแง่ของความยาว มวล และเวลาโดยใช้การวิเคราะห์มิติประสบกับความยากลำบาก เนื่องจากมิติขึ้นอยู่กับว่าใช้ระบบ ESU หรือ EMU [ 34 ]ความผิดปกตินี้ได้รับการแก้ไขในปี 1901 เมื่อGiovanni Giorgiตีพิมพ์บทความที่เขาเสนอให้ใช้หน่วยฐานที่สี่ควบคู่ไปกับหน่วยฐานสามหน่วยที่มีอยู่ หน่วยที่สี่สามารถเลือกได้ว่าเป็นกระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าหรือความต้านทานไฟฟ้า[ 35 ]
กระแสไฟฟ้าที่มีหน่วยชื่อว่า 'แอมแปร์' ถูกเลือกให้เป็นหน่วยพื้นฐาน และปริมาณทางไฟฟ้าอื่นๆ จะถูกคำนวณจากหน่วยนี้ตามกฎของฟิสิกส์ เมื่อรวมกับ MKS ระบบใหม่ที่เรียกว่า MKSA ได้รับการอนุมัติในปี พ.ศ. 2489 [ 4 ]
CGPM ฉบับที่ 9 ซึ่งเป็นต้นแบบของระบบเงิน SI
ในปี พ.ศ. 2491 CGPM ครั้งที่ 9 ได้มอบหมายให้ทำการศึกษาเพื่อประเมินความต้องการด้านการวัดของชุมชนวิทยาศาสตร์ เทคนิค และการศึกษา และ "เพื่อเสนอแนะระบบหน่วยวัดที่ใช้งานได้จริงเพียงระบบเดียว ซึ่งเหมาะสมสำหรับการนำไปใช้โดยทุกประเทศที่ยึดมั่นในอนุสัญญาเมตร" [ 36 ]เอกสารการทำงานนี้คือระบบหน่วยวัดที่ใช้งานได้จริงจากการศึกษานี้ CGPM ครั้งที่ 10 ในปี พ.ศ. 2497 ได้กำหนดระบบสากลที่ได้มาจากหน่วยพื้นฐานหกหน่วย ได้แก่ เมตร กิโลกรัม วินาที แอมแปร์ องศาเคลวิน และแคนเดลา[ 37 ]
CGPM ครั้งที่ 9 ยังอนุมัติคำแนะนำอย่างเป็นทางการครั้งแรกสำหรับการเขียนสัญลักษณ์ในระบบเมตริกเมื่อมีการวางรากฐานของกฎเกณฑ์ที่เป็นที่รู้จักในปัจจุบัน[ 38 ]กฎเหล่านี้ได้รับการขยายเพิ่มเติมในภายหลังและครอบคลุมถึงสัญลักษณ์และชื่อหน่วย สัญลักษณ์และชื่อคำนำหน้า วิธีการเขียนและการใช้สัญลักษณ์ปริมาณ และวิธีการแสดงค่าของปริมาณ[ 10 ] : 104, 130
กำเนิดของ SI
การประชุม CGPM ครั้งที่ 10 ในปี พ.ศ. 2497 มีมติให้สร้างระบบหน่วยสากล[ 31 ] : 41 และในปี พ.ศ. 2503 การประชุม CGPM ครั้งที่ 11 ได้นำระบบหน่วยสากล (International System of Units ) มาใช้ ซึ่งย่อว่า SI มาจากชื่อภาษาฝรั่งเศสว่าLe Système international d'unitésโดยมีข้อกำหนดสำหรับหน่วยวัด[ 10 ] : 110
สำนักงานมาตรวิทยาและมาตรวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ได้อธิบาย SI ว่าเป็น "รูปแบบสมัยใหม่ของระบบเมตริก" [ 10 ] : 95 ในปี พ.ศ. 2511 หน่วย "องศาเคลวิน" ได้เปลี่ยนชื่อเป็น "เคลวิน" ในปี พ.ศ. 2514 โมลกลายเป็นหน่วยฐานที่เจ็ดของ SI [ 4 ] : 2
นิยามใหม่ปี 2019

หลังจากมีการกำหนดหน่วยเมตรใหม่ในปี พ.ศ. 2503 ต้นแบบกิโลกรัมสากล (IPK) เป็นวัตถุทางกายภาพเพียงชิ้นเดียวที่หน่วยพื้นฐาน (กิโลกรัมโดยตรง และแอมแปร์ โมล และแคนเดลาโดยอ้อม) ขึ้นอยู่กับการกำหนดหน่วยเหล่านี้ ทำให้หน่วยเหล่านี้ต้องได้รับการเปรียบเทียบเป็นระยะระหว่างกิโลกรัมมาตรฐานของประเทศกับ IPK [ 39 ]ในระหว่างการตรวจสอบเป็นระยะครั้งที่ 2 และ 3 ของต้นแบบกิโลกรัมแห่งชาติ พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างมวลของ IPK กับสำเนาอย่างเป็นทางการทั้งหมดที่จัดเก็บไว้ทั่วโลก โดยสำเนาทั้งหมดมีมวลเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับ IPK ในระหว่างการตรวจสอบพิเศษที่ดำเนินการในปี พ.ศ. 2557 เพื่อเตรียมการกำหนดมาตรฐานเมตริกใหม่ ไม่พบว่ามีความแตกต่างอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ความไม่เสถียรที่เหลืออยู่และไม่สามารถลดลงได้ของ IPK ทางกายภาพ ทำให้ความน่าเชื่อถือของระบบเมตริกทั้งหมดลดลงในการวัดที่แม่นยำตั้งแต่ระดับเล็ก (อะตอม) ไปจนถึงระดับใหญ่ (ฟิสิกส์ดาราศาสตร์) [ 40 ] โดยการหลีกเลี่ยงการใช้วัตถุโบราณเพื่อกำหนดหน่วย ปัญหาทั้งหมดเกี่ยวกับการสูญหาย ความเสียหาย และการเปลี่ยนแปลงของวัตถุโบราณจึงถูกหลีกเลี่ยง[ 1 ] : 125
มีการเสนอว่า: [ 41 ]
- นอกเหนือจากความเร็วแสงแล้ว ค่าคงที่ทางธรรมชาติอีกสี่ค่า ได้แก่ ค่า คงที่ของพลังค์ประจุพื้นฐาน ค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์และค่าคงที่ของอะโวกาโดจะต้องได้รับการกำหนดค่าที่แน่นอน
- ต้นแบบกิโลกรัมสากลถูกยกเลิกแล้ว
- ควรมีการแก้ไขนิยามปัจจุบันของกิโลกรัม แอมแปร์ เคลวิน และโมล
- ควรเปลี่ยนการเน้นในคำจำกัดความของหน่วยพื้นฐานจากคำจำกัดความของหน่วยโดยตรงไปเป็นคำจำกัดความของค่าคงที่โดยตรง
คำจำกัดความใหม่นี้ได้รับการรับรองในการประชุม CGPM ครั้งที่ 26 เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2018 และมีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม 2019 [ 42 ]การเปลี่ยนแปลงนี้ได้รับการรับรองโดยสหภาพยุโรปผ่านทางคำสั่ง (EU) 2019/1258 [ 43 ]
ก่อนการกำหนดนิยามใหม่ในปี 2019 ระบบหน่วย SI ถูกกำหนดโดยหน่วยพื้นฐานเจ็ดหน่วย ซึ่งหน่วยอนุพันธ์ถูกสร้างขึ้นโดยเป็นผลคูณของกำลังของหน่วยพื้นฐาน หลังจากกำหนดนิยามใหม่ ระบบหน่วย SI ถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าตัวเลขของค่าคงที่เจ็ดค่า ซึ่งทำให้โดยหลักการแล้วไม่จำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่างหน่วยพื้นฐานและหน่วยอนุพันธ์ เนื่องจากหน่วยทั้งหมด ทั้งหน่วยพื้นฐานและหน่วยอนุพันธ์ สามารถสร้างขึ้นได้โดยตรงจากค่าคงที่ อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างนี้ยังคงอยู่เพราะ "มีประโยชน์และได้รับการยอมรับมาอย่างดีในเชิงประวัติศาสตร์" และเนื่องจากมาตรฐานISO/IEC 80000 ซึ่งกำหนด ระบบปริมาณสากล (ISQ) ได้ระบุปริมาณพื้นฐานและปริมาณอนุพันธ์ที่จำเป็นต้องมีหน่วย SI ที่สอดคล้องกัน[ 1 ] : 129
หน่วยที่เกี่ยวข้อง
หน่วยที่ไม่ใช่หน่วย SI

หน่วยที่ไม่ใช่หน่วย SI จำนวนมากยังคงถูกใช้ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และเชิงพาณิชย์ หน่วยบางหน่วยฝังรากลึกในประวัติศาสตร์และวัฒนธรรม และการใช้งานของหน่วยเหล่านั้นยังไม่ถูกแทนที่ด้วยหน่วย SI อย่างสมบูรณ์ BIPM ตระหนักและยอมรับประเพณีดังกล่าวโดยนำเสนอรายการหน่วยที่ไม่ใช่หน่วย SI รวมถึงชั่วโมง นาที องศาของมุม ลิตร และเดซิเบล ซึ่งก่อนหน้านี้ได้อธิบายว่าเป็น "หน่วยที่ยอมรับให้ใช้กับหน่วย SI" ตั้งแต่เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2569 หน่วยดังกล่าวได้รับการอธิบายว่าเป็น "หน่วยที่ไม่ใช่หน่วย SI" ซึ่งค่าของหน่วยเหล่านั้น "มีความสำคัญที่จะต้องจดจำ" ไม่ใช่ "หน่วยที่ยอมรับ" [ 10 ] : 140–141
| ชื่อ | เครื่องหมาย | ปริมาณ | ค่าในหน่วย SI |
|---|---|---|---|
| นาที | นาที | เวลา | 1 นาที =60 วินาที |
| ชั่วโมง | ชม. | 1 ชั่วโมง =60 นาที =3600 วินาที (= 3.6 กิโลวินาที) | |
| วัน | ง | 1 d =24 ชม . =1440 นาที =86,400 วินาที (= 86.4 กิโลวินาที ) | |
| หน่วยดาราศาสตร์ | au | ความยาว | 1 หน่วย =149 597 870 700 ม. (≈ 149.6 กรัม) |
| ระดับ | ° | มุมระนาบและมุมเฟส | 1° = (π / 180) rad (data 17.5 mrad) |
| นาที | ′ | 1′ = (1 / 60)° = (π /10 800 ) เรเดียน (≈ 290.9 ไมโครเรเดียน) | |
| ที่สอง | " | 1″ = (1 / 60)′ = (1 / 3600)° = (π /648,000 เรเดียน (≈ 4.8 ไมโครเรเดียน ) | |
| อาร์คเซคอนด์ | เช่น | ||
| เฮกตาร์ | ฮา | พื้นที่ | 1 เฮกตาร์ =1 hm 2 =10,000 ตาราง เมตร |
| ลิตร |
| ปริมาณ | 1 ลิตร =1 dm³ =1000 cm³ =0.001 ม. 3 |
| ตัน | ที | มวล | 1 t =1 มก . =1000 กก. |
| ดาลตัน | ดา | 1 Da =1.660 539 068 92 (52) × 10 −27 กก [44 ] [ g ] (data 1.7 yg) | |
| อิเล็กตรอนโวลต์ | อิเล็กตรอนโวลต์ | พลังงาน | 1 eV =1.602 176 634 × 10 −19 J [45 ] (data 160.2 aJ) |
| เนเปอร์ | เอ็นพี | ปริมาณอัตราส่วนลอการิทึม | ไม่มีข้อมูล |
| เบลเดซิเบล |
| ไม่มีข้อมูล |
คำนำหน้าหน่วย SI สามารถใช้กับหน่วยเหล่านี้ได้หลายหน่วย แต่ใช้ไม่ได้กับหน่วยเวลาที่ไม่ใช่หน่วย SI เป็นต้น ส่วนหน่วยอื่นๆ หากต้องการแปลงเป็นหน่วย SI ที่สอดคล้องกัน จำเป็นต้องใช้ตัวประกอบการแปลงที่ไม่ใช่กำลังของสิบ ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปของหน่วยดังกล่าว ได้แก่ หน่วยเวลาตามธรรมเนียม เช่น นาที (ตัวประกอบการแปลงคือ...)60 วินาที/นาทีตั้งแต่1 นาที =60 วินาที ) ชั่วโมง (3600 วินาที ) และวันนั้น (86 400 วินาที ); องศา (สำหรับการวัดมุมระนาบ)1° = (π /180) เรเดียน );และอิเล็กตรอนโวลต์ (หน่วยของพลังงาน,1 eV =1.602 176 634 × 10 −19 J ). [ 46 ]
หน่วยเมตริกที่ไม่ได้รับการยอมรับจากระบบ SI
แม้ว่าคำว่าระบบเมตริกมักจะถูกใช้เป็นชื่อทางเลือกที่ไม่เป็นทางการสำหรับระบบหน่วยสากล[ 47 ]แต่ก็ยังมีระบบเมตริกอื่นๆ อีก ซึ่งบางระบบเคยมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอดีต หรือแม้กระทั่งยังคงใช้อยู่ในบางพื้นที่ นอกจากนี้ยังมีหน่วยเมตริก เฉพาะ เช่น สเวอร์ดรุปและดาร์ซีที่อยู่นอกเหนือระบบหน่วยใดๆ หน่วยส่วนใหญ่ของระบบเมตริกอื่นๆ ไม่ได้รับการยอมรับจาก SI
การใช้งานที่ไม่เหมาะสม
สัญลักษณ์หน่วยไม่ควรมีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับค่าเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลที่ว่าค่าแรงดันไฟฟ้าที่อ่านได้เป็นค่าสูงสุดควรเชื่อมโยงกับค่า ไม่ใช่กับหน่วย ดังนั้น จึง เป็นที่ยอมรับได้ แต่ เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ ตัวอย่างที่ละเอียดอ่อนกว่าคือเศษส่วนมวลตัวอย่างซิลิคอนที่มีทองแดงในปริมาณเล็กน้อยควรรายงานว่าไม่มีหน่วย เช่น[ 10 ] : 149
ดูเพิ่มเติม
- การแปลงหน่วย – การเปรียบเทียบมาตราส่วนต่างๆ
- รายชื่อมาตรฐานสากลทั่วไป
- การเปลี่ยนมาใช้ระบบเมตริก – การแปลงหน่วยวัดเป็นระบบเมตริก
- เค้าโครงระบบเมตริก – ภาพรวมและคู่มือหัวข้อเกี่ยวกับระบบเมตริก
องค์กรต่างๆ
- สำนักงานมาตรวัดและน้ำหนักระหว่างประเทศ – องค์กรระหว่างรัฐบาล
- สถาบันวัสดุอ้างอิงและการวัด – ส่งเสริมระบบการวัดมาตรฐานยุโรป
- สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ – ห้องปฏิบัติการมาตรฐานการวัดในสหรัฐอเมริกา
มาตรฐานและธรรมเนียมปฏิบัติ
- หน่วยวัดทางไฟฟ้าแบบดั้งเดิม – หน่วยวัดความแม่นยำสูงในอดีต
- เวลาสากลเชิงพิกัด ( UTC ) – มาตรฐานเวลาหลักที่ใช้ทั่วโลกในการควบคุมนาฬิกาและเวลา
- รหัสรวมสำหรับหน่วยวัด – ระบบรหัสสำหรับการแสดงหน่วยวัดอย่างชัดเจนและไม่คลุมเครือ
หมายเหตุ
- ^เรียกอีกอย่างว่า "แรงดันไฟฟ้า" "ความตึง" หรือ "แรงเคลื่อนไฟฟ้า" [ 1 ] : 166
- ^กฎของโอห์ม: 1 Ω = 1 V/Aจากความสัมพันธ์ E = I × Rโดยที่ Eคือแรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า (หน่วย: โวลต์), Iคือกระแสไฟฟ้า (หน่วย: แอมแปร์) และ Rคือความต้านทาน (หน่วย: โอห์ม)
- ↑จากภาษาฝรั่งเศส : Conférence générale des poids et mesures.
- ↑จากภาษาฝรั่งเศส : Comité international des poids et mesures
- ↑จากภาษาฝรั่งเศส : Bureau international des poids et mesures
- ^อาร์เจนตินา, ออสเตรีย-ฮังการี, เบลเยียม, บราซิล, เดนมาร์ก, ฝรั่งเศส, จักรวรรดิเยอรมัน, อิตาลี, เปรู, โปรตุเกส, รัสเซีย, สเปน, สวีเดน และนอร์เวย์, สวิตเซอร์แลนด์, จักรวรรดิออตโตมัน, สหรัฐอเมริกา และเวเนซุเอลา
- ^หมายเหตุในโบรชัวร์ SI ฉบับที่ 9 ให้คำจำกัดความที่แน่นอนของหน่วยดาลตัน
- การอ้างอิง
[ 1 ]
บทความนี้มีการนำข้อความจากแหล่งข้อมูลนี้มาใช้ ซึ่งเผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาต CC BY 3.0
อ่านเพิ่มเติม
- สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (1993). ปริมาณ หน่วย และสัญลักษณ์ในเคมีกายภาพฉบับที่ 2 อ็อกซ์ฟอร์ด: แบล็กเวลล์ ไซแอนซ์ISBN 0-632-03583-8ฉบับอิเล็กทรอนิกส์
- ระบบหน่วยในแม่เหล็กไฟฟ้าเก็บถาวรเมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2020 ที่Wayback Machine
- MW Keller และคณะ (PDF) สามเหลี่ยมมาตรวิทยาโดยใช้เครื่องชั่งวัตต์ ตัวเก็บประจุที่คำนวณได้ และอุปกรณ์อุโมงค์อิเล็กตรอนเดี่ยว
- "ระบบหน่วยวัดสากล (SI) ปัจจุบันในมุมมองของระบบหน่วยวัดสากลใหม่ที่เสนอ" (PDF) แบร์รี เอ็น. เทย์เลอร์ วารสารวิจัยของสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ เล่มที่ 116 ฉบับที่ 6 หน้า 797–807 พฤศจิกายน–ธันวาคม 2011
- BN Taylor, Ambler Thompson, ระบบหน่วยสากล (SI) , สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติฉบับปี 2008, ISBN 1437915582.
ลิงก์ภายนอก
- เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ BIPM (สำนักงานมาตรวัดและน้ำหนักระหว่างประเทศ)