SI (Internationella enhetssystemet) – definition, basenheter och användning

Det internationella enhetssystemet är den moderna standardformen av det metriska systemet. Namnet på detta system förkortas ofta till SI, från det franska uttrycket Système International d'unités. SI är ett konsekvent och decimalt baserat mätsystem som används för att uttrycka fysiska storheter med hjälp av ett fåtal väldefinierade enheter.

Basenheterna

SI bygger på sju basenheter. Dessa utgör grunden för alla SI-avledda enheter och definieras numera genom exakta värden på fundamentala fysikaliska konstanter (omdefinieringen trädde i kraft den 20 maj 2019):

meter (m) – enheten för längd. Meter är definierad utifrån ljusets hastighet i vakuum, c, som ges ett exakt värde.
kilogram (kg) – enheten för massa. Kilogrammet är definierat via Plancks konstant h med ett exakt numeriskt värde.
sekund (s) – enheten för tid. Sekunden definieras utifrån frekvensen för cesium‑133‑atomens övergång mellan två hyperfinenerginivåer.
ampere (A) – enheten för elektrisk ström. Amperen är numera definierad genom elementarladdningen e.
kelvin (K) – enheten för termodynamisk temperatur. Kelvin definieras via Boltzmanns konstant k.
mol (mol) – enheten för substansmängd. Molen är definierad som ett bestämt antal partiklar (Avogadros konstant).
candela (cd) – enheten för ljusstyrka (ljusintensitet). Candela kopplas till en definierad ljuseffektivitet vid en given frekvens.

Avledda enheter och exempel

Genom att kombinera basenheterna kan man bilda SI‑avledda enheter för alla vanliga fysikaliska storheter. Exempel på avledda enheter är newton (kraft), joule (energi), pascal (tryck) och meter per sekund (hastighet). SI används för att beskriva t.ex. volym, energi, tryck och hastighet.

Vanliga avledda enheter med namn och symboler (urval): newton (N), joule (J), pascal (Pa), watt (W), coulomb (C), volt (V), ohm (Ω), tesla (T), becquerel (Bq), gray (Gy) och sievert (Sv). En viktig egenskap hos SI är att enheter är koherenta: när basenheterna multipliceras eller divideras uppstår ingen extra numerisk faktor.

Prefix och decimalbas

SI använder ett system av prefix för att uttrycka mycket stora eller mycket små storheter i steg om tio. Vanliga prefix är t.ex. kilo (k, 10^3), mega (M, 10^6), giga (G, 10^9) för stora storlekar och milli (m, 10^−3), mikro (µ, 10^−6), nano (n, 10^−9) för små. Prefixen gör det enkelt att skriva och jämföra värden, t.ex. km (kilometer), mg (milligram), µs (mikrosekund).

Skrivregler och rekommendationer

Sätt ett mellanrum mellan talet och enhetssymbolen: 12 m, 3,5 kg (undantag: grader, %, ‰ där mellanslag ofta utelämnas).
Enhetssymboler skrivs utan punkt och i princip aldrig i plural: 1 kg, 2 kg (inte "kgs").
Enhetsnamn skrivs med små bokstäver (newton, joule), utom när de börjar en mening. Enhetssymboler för enheter som är uppkallade efter personer skrivs med stor begynnelsebokstav (N för newton, Pa för pascal), men namnet i text är gemen.
För liter/litre används ibland både l och L som symbol; många rekommenderar L för att undvika förväxling med siffran 1.

Organisation och användning

SI förvaltas och utvecklas internationellt av organisationer som Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) och beslutas av konferenser som General Conference on Weights and Measures (CGPM). Nationellametrologiska institut och standardiseringsorgan implementerar och sprider regler och rekommendationer lokalt.

Systemet används nästan över hela världen. Endast Myanmar, Liberia och USA använder inte SI som officiellt måttsystem för alla ändamål, men även i dessa länder är SI vanligt inom vetenskap, medicin, teknik och internationell handel.

Varför använda SI?

Fördelarna med SI är att det är globalt accepterat, baserat på fasta naturkonstanter, konsekvent och enkelt att skala med decimalprefix. Det underlättar kommunikation, forskning, utbildning, handel och teknisk dokumentation mellan länder och discipliner.

För den som vill fördjupa sig finns rekommendationer och detaljerade definitioner publicerade av BIPM och nationella standardiseringsorganisationer. Genom att följa SI:s regler minskar risken för missförstånd och fel i mätningar och konverteringar.

Länkar mellan de sju definitionerna av SI-basenheter. Från början moturs: sekund (tid), meter (längd), ampere (elektrisk ström), kelvin (temperatur), candela (ljusstyrka), mol (mängd ämne) och kilogram (massa).

Historia och användning

Det metriska systemet skapades i Frankrike efter den franska revolutionen 1789. Det ursprungliga systemet hade endast två standardenheter, kilogrammet och metern. Det metriska systemet blev populärt bland vetenskapsmän.

På 1860-talet föreslog James Clerk Maxwell och William Thomson (senare känd som Lord Kelvin) ett system med tre basenheter - längd, massa och tid. Andra enheter skulle härledas från dessa tre basenheter. Senare skulle detta förslag användas för att skapa enhetssystemet centimeter-gram-sekund (CGS), där centimetern användes som basenhet för längd, grammet som basenhet för massa och sekunden som basenhet för tid. Dessutom lades dyne till som basenhet för kraft och erg som basenhet för energi.

När forskarna studerade elektricitet och magnetism insåg de att det behövdes andra basenheter för att beskriva dessa ämnen. Vid mitten av 1900-talet användes många olika versioner av det metriska systemet. Detta var mycket förvirrande.

1954 skapade den nionde allmänna konferensen om mått och vikt (CGPM) den första versionen av det internationella enhetssystemet. De sex basenheter som användes var meter, kilogram, sekund, ampere, kelvin och candela. Den sjunde basenheten, mol, lades till 1971.

SI används nu nästan överallt i världen, utom i USA, Liberia och Myanmar, där de äldre imperiala enheterna fortfarande används i stor utsträckning. Andra länder, varav de flesta historiskt sett har anknytning till det brittiska imperiet, ersätter långsamt det gamla imperiala systemet med det metriska systemet eller använder båda systemen samtidigt.

Måttenheter

Basenheter

SI:s basenheter är mått som används av forskare och andra människor runt om i världen. Alla andra enheter kan skrivas genom att kombinera dessa sju basenheter på olika sätt. Dessa andra enheter kallas "härledda enheter".

SI-basenheter
Enhetens namn	Enhetssymbol	Mått symbol	Kvantitet namn	Definition
andra	s	T	tid	Prior: 1 86400 {\displaystyle {\frac {\frac {1}{86400}}}} ${\frac {1}{86400}}$ av en dag på 24 timmar på 60 minuter på 60 sekunder Interim (1956): 1 31556925.9747 {\displaystyle {\frac {1}{31556925.9747}}} ${\frac {1}{31556925.9747}}$ av det tropiska året för 1900 januari 0 vid 12 timmars efemerisk tid. Current (1967): Varaktigheten av 9192631770 perioder av den strålning som motsvarar övergången mellan de två hyperfinnivåerna i grundtillståndet hos cesium-133-atomen.
meter	m	L	längd	Prior (1793): 1 10000000 {\displaystyle {\frac {1}{10000000}}}} ${\frac {1}{10000000}}$ av meridianen genom Paris mellan nordpolen och ekvatorn.^FG Interim (1960): 1650763,73 våglängder i ett vakuum av den strålning som motsvarar övergången mellan kvantnivåerna 2p¹⁰ och 5d⁵ hos krypton-86-atomen. Current (1983): Avståndet som ljuset färdas i vakuum på 1 299792458 {\displaystyle {\frac {\frac {1}{299792458}}} ${\frac {1}{299792458}}$ sekund.
kilogram	kg	M	massa	Prior (1793): Graven definierades som massan (då kallad vikt) av en liter rent vatten vid fryspunkten.^FG Interim (1889): Massan av en liten fyrkantig cylinder på ~47 kubikcentimeter av platina-iridiumlegering som förvaras i Internationella byrån för mått och vikt i Paris, Frankrike. Nuvarande (2019): Kilogrammet definieras genom att Planckkonstanten h fastställs exakt till 6,62607015×10⁻³⁴ J⋅s (J = kg⋅m² ⋅s⁻² ), med tanke på definitionerna av metern och sekunden. Formeln skulle då vara 1 kg =^h ⁄⁄_{6.62607015 × 10}^-34_⋅_m²_⋅_s⁻¹
ampere	A	I	elektrisk ström.	Prior (1881): En tiondel av den elektromagnetiska CGS-enheten för ström. Den elektromagnetiska [CGS]-strömsenheten är den ström som flyter i en 1 cm lång båge av en cirkel med 1 cm radie och som skapar ett fält på 1 oersted i centrum. ^IEC Interim (1946): Den konstanta ström som, om den upprätthålls i två raka parallella ledare av oändlig längd, med försumbart cirkulärt tvärsnitt och placerade 1 m från varandra i vakuum, skulle ge upphov till en kraft mellan dessa ledare som är lika med 2×10 ⁻⁷newton per meter längd. Nuvarande (2019): Flödet av¹ ⁄_{1.602176634×10}⁻¹⁹ gånger elementarladdningen e per sekund.
kelvin	K	Θ	termodynamisk temperatur	Prior (1743): Celsiusskalan erhålls genom att 0 °C tilldelas vattnets fryspunkt och 100 °C vattnets kokpunkt. Interim (1954): Vattens trippelpunkt (0,01 °C) definieras till exakt 273,16 K. Föregående (1967): 1 273.16 {\displaystyle {\frac {1}{273.16}}}} ${\frac {1}{273.16}}$ av den termodynamiska temperaturen för vattnets trippelpunkt. Nuvarande (2019): Kelvin definieras genom att fastställa det fasta numeriska värdet för Boltzmannkonstanten k till 1,380649×10⁻²³ J⋅K⁻¹ , (J = kg⋅m² ⋅s⁻² ), med tanke på definitionen av kilogram, meter och sekund.
mullvad	mol	N	mängden av ämnet	Tidigare (1900): En stökiometrisk kvantitet som är den ekvivalenta massan i gram av Avogadros antal molekyler av ett ämne.^ICAW Interim (1967): Det är den mängd substans i ett system som innehåller lika många elementära enheter som det finns atomer i 0,012 kg kol-12. Nuvarande (2019): Mängden substans av exakt 6,02214076×10²³ elementära enheter. Detta tal är det fasta numeriska värdet av Avogadrokonstanten, N_A , när det uttrycks i enheten mol⁻¹ och kallas Avogadrotal.
candela	cd	J	lysande intensitet	Prior (1946): Värdet av det nya ljuset (tidigt namn för candela) är sådant att ljusstyrkan hos en fullstrålande strålare vid platinas stelningstemperatur är 60 nya ljus per kvadratcentimeter. Current (1979): Ljusstyrka i en viss riktning från en källa som avger monokromatisk strålning med frekvensen 5,4×10¹⁴ hertz och som har en strålningsintensitet i den riktningen på 683 {\displaystyle {683}} ${683}$ watt per steradian. Observera: både den gamla och den nya definitionen motsvarar ungefär ljusstyrkan hos ett ljus av valspäck som brinner i blygsam ljusstyrka, vilket i slutet av 1800-talet kallades "candlepower" eller "candle".
Anteckningar ↑ Interimistiska definitioner anges här endast när det har funnits en betydande skillnad i definitionen. ↑ Trots prefixet "kilo-" är kilogrammet den enhetliga basenheten för massa och används i definitionerna av härledda enheter. Ändå bestäms prefix för massanheten som om grammet var basenheten. ↑ 1954 kallades enheten för termodynamisk temperatur för "grad Kelvin" (symbol °K; "Kelvin" stavas med ett stort "K"). Den döptes om till "kelvin" (symbol "K"; "kelvin" stavat med ett litet "k") 1967. ↑ När mol används måste de elementära enheterna specificeras och kan vara atomer, molekyler, joner, elektroner, andra partiklar eller specificerade grupper av sådana partiklar. De prioriterade definitionerna av de olika basenheterna i tabellen ovan har gjorts av följande myndigheter: · FG = Franska regeringen · IEC = Internationella elektrotekniska kommissionen · ICAW = Internationella kommittén för atomvikter Alla andra definitioner är resultatet av resolutioner från antingen CGPM eller CIPM och finns förtecknade i SI-broschyren.

Avledda enheter

Avledda enheter skapas genom att kombinera basenheterna. Basenheterna kan delas, multipliceras eller ökas till potenser. Vissa härledda enheter har särskilda namn. Vanligtvis skapades dessa för att göra beräkningarna enklare.

Namngivna enheter som härleds från SI-basenheter
Namn	Symbol	Kvantitet	Definition andra enheter	Definition SI-basenheter
radian	rad	planets vinkel		-
steradian	sr	fast vinkel		-
hertz	Hz	frekvens		s ⁻¹
newton	N	kraft, vikt		m⋅kg⋅s ⁻²
pascal	Pa	tryck, stress	N/m ²	m⁻¹ ⋅kg⋅s ⁻²
joule	J	energi, arbete, värme	N⋅m	m² ⋅kg⋅s ⁻²
watt	W	effekt, strålningsflöde	J/s	m² ⋅kg⋅s ⁻³
Coulomb	C	elektrisk laddning		s⋅A
volt	V	spänning, elektrisk potentialskillnad, elektromotorisk kraft	W/A J/C	m² ⋅kg⋅s⁻³ ⋅A ⁻¹
farad	F	elektrisk kapacitans	C/V	m⁻² ⋅kg⁻¹ ⋅s⁴ ⋅A ²
ohm	Ω	elektriskt motstånd, impedans, reaktans	V/A	m² ⋅kg⋅s⁻³ ⋅A ⁻²
siemens	S	elektrisk ledningsförmåga	1/Ω	m⁻² ⋅kg⁻¹ ⋅s³ ⋅A ²
weber	Wb	magnetiskt flöde	J/A	m² ⋅kg⋅s⁻² ⋅A ⁻¹
tesla	T	Magnetfältsstyrka.	Wb/m² V⋅s/m² N/(A⋅m)	kg⋅s⁻² ⋅A ⁻¹
henry	H	induktans	Wb/A V⋅s/A	m² ⋅kg⋅s⁻² ⋅A ⁻²
grad Celsius	°C	temperatur i förhållande till 273,15 K	T_K - 273.15	K
lumen	lm	ljusflöde.	cd⋅sr	cd
lux	lx	belysningsstyrka	lm/m ²	m⁻² ⋅cd
becquerel	Bq	radioaktivitet (sönderfall per tidsenhet)		s ⁻¹
grå	Gy	absorberad dos (av joniserande strålning)	J/kg	m² ⋅s ⁻²
sievert	Sv	ekvivalent dos (av joniserande strålning)	J/kg	m² ⋅s ⁻²
katal	kat	Katalytisk aktivitet.		s⁻¹ ⋅mol

Prefix

Mycket stora eller mycket små mått kan skrivas med prefix. Prefixen läggs till i början av enheten för att skapa en ny enhet. Prefixet kilo- betyder till exempel "1000" gånger den ursprungliga enheten och prefixet milli- betyder "0,001" gånger den ursprungliga enheten. En kilometer är alltså 1000 meter och ett milligram är en 1000-del av ett gram.

SI-prefix

Prefix		Bas 1000	Bas 10	Decimal	Engelska ord		Antagande
Namn	Symbol	Bas 1000	Bas 10	Decimal	Kort skala	Långskala	Antagande
yotta	Y	1000 ⁸	10 ²⁴	1000000000000000000000000	septillion	kvadriljoner	1991
zetta	Z	1000 ⁷	10 ²¹	1000000000000000000000	sextiljoner	trilliard	1991
exa	E	1000 ⁶	10 ¹⁸	1000000000000000000	Quintillion	Triljoner	1975
peta	P	1000 ⁵	10 ¹⁵	1000000000000000	kvadriljoner	Biljard	1975
tera	T	1000 ⁴	10 ¹²	1000000000000	Triljoner	miljarder euro	1960
giga	G	1000 ³	10 ⁹	1000000000	miljarder euro	milliard	1960
mega	M	1000 ²	10 ⁶	1000000	miljoner		1873
kilo	k	1000 ¹	10 ³	1000	tusen		1795
hecto	h	1000 ^2/3	10 ²	100	hundra		1795
deca	da	1000 ^1/3	10 ¹	10	tio		1795
		1000 ⁰	10 ⁰	1	en		-
deci	d	1000 ^−1/3	10 ⁻¹	0.1	tionde		1795
centi	c	1000 ^−2/3	10 ⁻²	0.01	hundradel av		1795
milli	m	1000 ⁻¹	10 ⁻³	0.001	tusendels		1795
mikro	μ	1000 ⁻²	10 ⁻⁶	0.000001	miljonte		1873
nano	n	1000 ⁻³	10 ⁻⁹	0.000000001	miljardste	milliardth	1960
pico	p	1000 ⁻⁴	10 ⁻¹²	0.000000000001	trillionth	miljardste	1960
femto	f	1000 ⁻⁵	10 ⁻¹⁵	0.000000000000001	kvadriljondel	biljardth	1964
atto	a	1000 ⁻⁶	10 ⁻¹⁸	0.000000000000000001	femtiolettondel	trillionth	1964
zepto	z	1000 ⁻⁷	10 ⁻²¹	0.000000000000000000001	Sextillionth	trilliardth	1991
yocto	y	1000 ⁻⁸	10 ⁻²⁴	0.000000000000000000000001	septillionth	kvadriljondel	1991

↑ Prefix som antogs före 1960 fanns redan före SI. 1873 infördes CGS-systemet.

Frågor och svar

F: Vad är det internationella enhetssystemet?

S: Det internationella enhetssystemet är den moderna standardformen av det metriska systemet. Det är ett mätsystem som bygger på 7 basenheter som kan användas i kombination med varandra för att skapa SI-avledda enheter.

F: Vad står SI för?

S: SI står för Systטme International d'unitיs, vilket är det franska namnet på det internationella enhetssystemet.

F: Vilka är de sju basenheterna i det internationella enhetssystemet?

S: De sju basenheterna i det internationella enhetssystemet är meter (längd), kilogram (massa), sekund (tid), ampere (elektrisk ström), kelvin (temperatur), mol (mängd) och candela (ljusstyrka).

F: Hur många länder använder SI som sitt officiella mätsystem?

S: Nästan alla länder använder SI som sitt officiella mätsystem, endast Myanmar, Liberia och USA använder det inte officiellt.

F: Är SI vanligt förekommande inom vetenskap och medicin även om det inte är ett officiellt system i vissa länder?

S: Ja, även om det inte är ett officiellt system i vissa länder, till exempel Myanmar, Liberia och USA, är SI fortfarande vanligt förekommande inom vetenskap och medicin.

F: Finns det några andra storheter som kan beskrivas genom att kombinera dessa basenheter?

S: Ja, genom att kombinera dessa basenheter kan man skapa härledda enheter som kan användas för att beskriva andra storheter som volym, energi, tryck och hastighet.

F: Vilken typ av mätningar täcker detta system?

S: Detta system omfattar mätningar som rör längd, massa, tid, elektrisk ström, temperatur, kvantitet och ljusstyrka.