Uwaga
Od 20 maja 2019 roku weszła w życie reforma jednostek podstawowych i stałych
fizycznych układu SI. Poniższy artykuł dotyczy starych jednostek, więc
informacje poniższe mają głównie znaczenie historyczne.
1 metr jest równy drodze jaka przebywa w próżni światło w ciągu czasu 1/299792458 sekundy.
Uwagi: Pierwotnie 1 metr miał być równy 1/40 000 części ćwiartki
południka Ziemskiego. Później dopiero stwierdzono, że nie jest zbyt
wygodnie określać jednostkę wymagającą odbywania podróży dookoła
Świata. Poza tym Ziemia zmienia w niewielkim stopniu swój kształt, więc
i sam metr nie byłby stabilnie określony. Mimo zmiany definicji
"obecny metr" jest w z dobrym przybliżeniem zgodny z
pierwotnym "metrem geograficznym".
Więcej na temat tej jednostki można przeczytać w rozdziale poświęconym
długości.
1 sekunda
jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania związanego
z przejściem miedzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego
atomu cezu Cs - 133.
Uwagi: Rodowód sekundy jest oczywisty - jest to 1/3600 godziny, która
jest 1/24 doby, która jest mniej więcej 1/365 roku. Tak więc sekunda
wywodzi się z astronomii - z czasu w jakim wykonuje obrót Ziemia. Tak
początkowo wybrana jednostka nie była jednak zbyt wygodna, ponieważ
Ziemia nie obraca się ze stałą prędkością, więc sekunda, też byłaby
zmienna...
Więcej na temat tej jednostki można przeczytać w rozdziale poświęconym
czasowi.
1 kilogram
jest masą międzynarodowego wzorca kilograma
Uwagi: pierwotnie kilogram był określany jako masa 1 litra wody. Ale woda to dosyć skomplikowana substancja (może mieć różny skład izotopowy atomów, zanieczyszczenia, nawet coś w rodzaju struktury krystalicznej), więc trudno byłoby utrzymać stabilność takiej jednostki. Nic dziwnego, że później definicję zmieniono. Starano się jednak zachować zgodność między stara, a nową jednostką. Dlatego w przybliżeniu dalej można uważać, że 1kg jest masą 1l (chłodnej) wody.
1 kelwin
jest to jednostka temperatury termodynamicznej równa 1/273,16
temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.
Uwagi: u podstaw kelwina leży wcześniejsza jednostka, czyli stopień
Celsjusza - °C. Różnica temperatur w kelwinach i w °C jest
taka sama. 100K to różnica temperatur między punktem zamarzania i
wrzenia wody pod ciśnieniem
normalnym.
Konieczność zmiany definicji jednostki pojawiła się wraz z rozwojem
wiedzy o naturze zjawisk cieplnych okazało się, że lepiej jest związać
definicję jednostki temperatury z temperaturą zera bezwzględnego
(czyli -273,15°C) i z temperaturą punktu potrójnego wody. Punkt potrójny
wody jest bardzo stabilnym punktem temperaturowym (stabilniejszym niż
temperatury topnienia i wrzenia), a zero bezwzględne, jest to
temperatura w której zanikają ruchy cieplne cząsteczek i atomów.
1 amper jest to natężenie
takiego prądu stałego, który płynąc w dwu nieskończenie długich,
nieskończenie cienkich przewodach prostoliniowych umieszczonych równolegle
w próżni w odległości 1m od siebie wywołałby miedzy nimi siłę
magnetyczną o wartości 2×10-7
N na każdy metr długości przewodnika.
Uwagi: Nikt oczywiście nie buduje nieskończonego przewodnika, żeby
przekonać się ile to jest 1 amper. Są wzory, które pozwalają na
przeliczenie układu nieskończonego na inny, bardziej mierzalny i
"budowalny" - np. solenoid.
Amper ma związek z inną ważną jednostką - kulombem, czyli jednostką
ładunku (naboju) elektrycznego.
1 kandela jest to światłość
jest to światłość, jaka ma w danym kierunku źródło emitujące
monochromatyczne promieniowanie o częstości
540∙ 1012 Hz i mające w tym kierunku
wydajność energetyczną 1/683 W/Sr
Uwagi: Pierwotnie światłość była definiowana w oparciu o złożony układ doświadczalny - tzw. "promiennik zupełny". Jednak nie jest to najwygodniejsza droga, bo percepcja światła przez człowieka jest procesem skomplikowanym i przeliczenia jednych wartości na drugie też byłyby bardzo trudne. Aktualna definicja upraszcza wiele problemów pojawiających się podczas interpretacji zjawisk za pomocą starej jednostki.
1 mol jest to ilości materii
zawierającej tyle samo elementów ile jest atomów zawartych w 0,012 kg
czystego nuklidu węgla C-12.
Uwagi: Mol jest jednostką tak dobraną, że masy atomów i cząsteczek podane w jednostkach masy atomowej łatwo przeliczają się na masy moli w gramach. Np. masa atomowa tlenu jest równa 16, co oznacza z jednej strony, że pojedynczy atom tlenu ("średni", bo poszczególne izotopy różnią się masą atomów) ma masę 16 a.j.m., a z drugiej strony mol atomów tlenu ma masę 16 g. Jednak trzeba pamiętać, że powyższa reguła obowiązuje jedynie w przybliżeniu, bo (z powodu istnienia różnych i różnie zawartych w próbce pierwiastka izotopów) atomy nie mają mas będących dokładnie wielokrotnością pewnej masy elementarnej.
Więcej informacji o molu znaleźć można w rozdziale Mol.
