NOVÉ DEFINICE ZÁKLADNÍCH JEDNOTEK MEZINÁRODNÍ SOUSTAVY SI

Verze pro tisk

26. Mezinárodní generální konference měr a vah schválila v listopadu 2018 na zasedání ve Versailles nové definice základních jednotek měrové soustavy SI. Je to největší změna za dobu existence Metrické konvence. Protože se jedná o vládní zastoupení, budou nové definice pro členské státy závazné s platností od 20. května 2019. 20. květen je světovým dnem metrologie.

Základními měrovými jednotkami soustavy SI jsou sekunda (s), metr (m), kilogram (kg), ampér (A), kelvin (K), mol (mol) a kandela (cd). Do současné doby jsou stanovené podle artefaktů (např. závaží), nebo fyzikálních jevů. Nově budou stanovené na základě návaznosti na vybrané fyzikální a technické základní konstanty, jejichž hodnota byla konvenčně stanovena v pevných číselných hodnotách bez nejistoty.

Jsou to následující konstanty:

  • frekvence záření, které vzniká při přechodu atomu cesia-133 mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu ΔvCs,
  • rychlost světla ve vakuu c,
  • Planckova konstanta h,
  • elementární náboj e,
  • Boltzmannova konstanta k,
  • Avogadrova konstanta NA,
  • světelná účinnost monochromatického záření o frekvenci 540 THz Kcd.

 

V následujícím schématu (převzato z NIST) je graficky znázorněno odvození základních jednotek SI ze stanovených konstant a vzájemné vazby mezi základními jednotkami.

  

Z grafického znázornění je zřejmé, že například jednotka termodynamické teploty kelvin je odvozená z Boltzmannovy konstanty, sekundy, metru a kilogramu.

V následující tabulce převzaté ze sborníku 20. Fóra metrologů (6. 12. 2018, Novotného lávka) jsou stávající i nové definice základních jednotek SI.

Jednotka

Stávající definice

Navrhovaná definice

Sekunda

Sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření odpovídajícího přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133.

Sekunda, symbol s, je SI-jednotka času. Je definována fixováním číselné hodnoty cesiové frekvence ΔvCs, přechodové frekvence atomu cesia 133 v klidovém stavu při přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu, rovné 9 192 631 770, je-li vyjádřena v jednotce Hz, jež je rovna s-1.

Metr

Metr je vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy.

Metr, symbol m, je SI-jednotka délky. Je definována fixováním číselné hodnoty rychlosti světla ve vakuu  rovné 299 792 458, je-li vyjádřena v jednotkách m·s-1, kde sekunda je definována ve smyslu ΔvCs.

Kilogram

Kilogram je jednotka hmotnosti; je rovna hmotnosti mezinárodního prototypu kilogramu.

Kilogram, symbol kg, je SI-jednotka hmotnosti. Je definována fixováním číselné hodnoty Planckovy konstanty h rovné 6,626 070 15 × 10-34, je-li vyjádřena v jednotkách J·s, což se rovná kg·m2·s-1, kde metr a sekunda jsou definovány ve smyslu c a ΔvCs.

Ampér

Ampér je stálý elektrický proud, který protéká dvěma rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči o zanedbatelném průřezu umístěnými ve vakuu 1 m od sebe, jestliže mezi vodiči působí magnetická síla o velikosti 2×10-7 newtonu na jeden metr délky vodiče.

Ampér, symbol A, je SI-jednotka elektrického proudu. Je definována fixováním číselné hodnoty elementárního náboje e rovné 1,602 176 634 × 10-19, je-li vyjádřena v jednotce C, což se rovná A·s, kde sekunda je definována ve smyslu ΔvCs.

Kelvin

Kelvin, jednotka termodynamické teploty, je rovna zlomku 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody.

Kelvin, symbol K, je SI-jednotka termodynamické teploty. Je definována fixováním číselné hodnoty Boltzmannovy konstanty k  rovné 1,380 649 × 10-23, je-li vyjádřena v jednotkách J·K-1, což se rovná kg·m2·s-2·K-1, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu h, c
 a ΔvCs.

Mol

Mol je látkové množství systému, který obsahuje stejný počet elementárních entit, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku 12C.

Mol, symbol mol, je SI-jednotka látkového množství. Jeden mol obsahuje přesně 6,022 140 76 × 1023 elementárních entit. Toto číslo je fixovaná číselná hodnota Avogadrovy konstanty, NA, je-li vyjádřena v jednotce mol-1 a je nazývána Avogadrovo číslo.

Látkové množství, symbol n, systému je mírou počtu specifikovaných elementárních entit. Elementární entitou může být atom, molekula, iont, elektron nebo jakákoliv jiná částice či specifikovaná skupina částic.

Kandela

Kandela je svítivost zdroje, který vydává monochromatické záření o frekvenci 540×1012 Hz, jehož intenzita v daném směru je 1/683 wattů na steradián.

Kandela, symbol cd, je SI-jednotka svítivosti v daném směru. Je definována fixováním číselné hodnoty světelné účinnosti monochromatického záření o frekvenci 540 × 1012 Hz, Kcd, rovné 683, je-li vyjádřena v jednotkách lm·W-1, což se rovná cd·sr·W-1 nebo cd·sr·kg-1·m-2·s3, kde kilogram, metr a sekunda jsou definovány ve smyslu h, c a  ΔvCs.

 

 

 

 

 

 

 

© Česká metrologická společnost