Διεθνές Σύστημα Μονάδων

Στην προσπάθειά μας για την μελέτη των φυσικών φαινομένων, σημαντικό στοιχείο είναι η καταγραφή και η μέτρηση των δεδομένων που προκύπτουν κατά τις πειραματικές μετρήσεις. Για τη διατυπώση των φυσικών νόμων χρειάζεται να περιγράψουμε το μέγεθος διαφόρων ποσοτήτων, όπως είναι το μήκος, η μάζα και ο χρόνος. Εκτός όμως από αυτό, είναι εξαιρετικά χρήσιμο και βόλικο να έχουμε μια κοινή αναφορά στα μεγέθη αυτών των ποσοτήτων, ανεξάρτητα από την χώρα που βρισκόμαστε.

SI σύστημα μονάδων

Για την μέτρηση των μεγεθών καθιερώθηκε ένα κοινά αποδεκτό σύστημα μονάδων, που έχει ως στόχο την καλύτερη επικοινωνία και επεξεργασία δεδομένων μεταξύ ανθρώπων από άλλες χώρες. Το σύστημα αυτό ονομάζεται Systéme International και συνήθως χρησιμοποιούμε τη συντομογραφία SI. Χρησιμοποιεί εφτά θεμελιώδη μεγέθη, από τα οποία μπορούν να παραχθούν όλα τα άλλα.

Πίνακας 1 - Μονάδες στο SI

Ποσότητα	Μονάδα μέτρησης
Μάζα	χιλιόγραμμο (kg)
Χρόνος	δευτερόλεπτο (s)
Μήκος	μέτρο (m)
Θερμοκρασία	κέλβιν (K)
Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος	αμπέρ (A)
Ένταση φωτοβολίας	καντέλα (cd)
Ποσότητα ύλης	μολ (mol)

Μάζα

Εικόνα κατασκευασμένη με υπολογιστή του Διεθνούς Πρότυπου Χιλιογράμμου. Δίπλα του ένα χάρακας σε ίντσες για σύγκριση.

Μονάδα μάζας στο S.I είναι το χιλιόγραμμο. Ορίζεται ότι ισούται με την μάζα ενός κυλίνδρου κατασκευασμένου από κράμα ιριδίου και λευκόχρυσου που φυλάσσεται στο Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών στο Sévres της Γαλλίας.

Χρόνος

Το δευτερόλεπτο ορίζεται ως η χρονική διάρκεια 9.192.631.770 ταλαντώσεων που κάνει ένα άτομο καισίου-133. Αυτός ο ορισμός αναφέρεται σε ένα άτομο σε θερμοκρασία 0 K (απόλυτο μηδέν) και χωρίς την ύπαρξη μαγνητικού πεδίου.

Μήκος

Αρχικά το μέτρο ορίστηκε ως το 10^-7 της απόστασης του Βόρειου Πόλου από τον Ισημερινό από τον μεσηβρινό που διέρχεται από το Παρίσι. Εγκαταλείφθηκε όμως, κυρίως λόγω της δυσχρηστίας του. Απο τότε έγιναν αρκετές αλλαγές στον ορισμό του, όταν τον Οκτώβριο του 1983 το Γενικό Συνέδριο Μέτρων και Σταθμών όρισε το μέτρο ως την απόσταση που διανύει το φως στο κενό στη διάρκεια 1/299.792.458 δευτερολέπτων.

Θερμοκρασία

Η κλίμακα Κέλβιν χρησιμοποιήθηκε κυρίως λόγω της συσχέτισής της με την κλίμακα Κελσίου. Πιο αυστηρά, η κλίμακα Κέλβιν ορίζεται από δύο σημεία, του απολύτου μηδενός και του τριπλού σημείου του νερού. Το απόλυτο μηδέν είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία που μπορεί να υπάρξει στη φύση και το τριπλό σημείο του νερού η θερμοκρασία όπου το νερό μπορεί να υπάρξει και στις τρεις καταστάσεις του - υγρό, στερεό και αέριο. Έτσι συνδέεται με την κλίμακα Κελσίου καθώς το απόλυτο μηδέν ορίζεται ως 0 Κ και -273,15 °C και το τριπλό σημείο του νερού ως 273,16 Κ και 0.01 °C. Ο τύπος μετατροπής των βαθμών Κελσίου (°C) σε κέλβιν (Κ) είναι: K = °C + 273,15 .

Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος

Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος μετράται στο SI με αμπέρ. Το αμπέρ είναι η ένταση ενός σταθερού ρεύμαοτος το οποίο, αν διαρρέει δύο ευθείς παράλληλους αγωγούς απείρου μήκους και αμελητέας διατομής, και τοποθετηθούν ένα μέτρο μακριά στο κενό θα αναπτυχθεί μεταξύ των αγωγών μια δύναμη ίση με 2 $\cdot$ 10^-7 N/m

Ένταση φωτοβολίας

Σύμφωνα με το 16ο Γενικό Συμβούλιο Μέτρων και Σταθμών η καντέλα ορίστηκε ως ένταση φωτοβολίας σε μια ορισμένη κατεύθυνση μια φωτεινής πηγής που εκπέμπει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας 540 $\cdot$ 10¹² Hz και έχει ένταση ακτινοβολίας σε αυτή την κατεύθυνση 1/683 watt ανά στερακτίνιο.

Ποσότητα ύλης

Η ποσότητα ύλης στο SI μετράται με το μολ. Ένα μολ είναι η ποσότητα που περιέχει περίπου 6.02214 $\cdot$ 10²³ οντότητες.
Δεν πρέπει να συγχέουμε το μολ με την μάζα. Το μολ σαν ποσότητα μοιάζει πιο πολύ με την ντουζίνα. Μπορούμε για παράδειγμα να πούμε ότι έχουμε μια ντουζίνα αυγά και μια ντουζίνα μόρια. Το ίδιο και με το μολ. Είναι προφανές λοιπόν ότι δύο μολ από διαφορετικές οντότητες δεν έχουν απαραίτητα την ίδια μάζα.

Πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια

Επειδή πολλά μεγέθη για να συγκριθούν με την πρότυπη μονάδα θέλουν πολύ μεγάλους ή πολύ μικρούς συντελεστές (όπως η απόστασης Γης-Ήλιου ή η ακτίνα του ατόμου) χρησιομοποιούμε δυνάμεις του 10 ώστε να διευκολυνθούμε στην γραφή αυτών των ποσοτήτων. Υπάρχουν πολλά πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια που δηλώνονται με διεθνώς τυποποιημένα κατάλληλα προθέματα, τα κυριότερα από τα οποία δίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Πίνακας 2 - Προθέματα μονάδων του SI

Όνομα	yotta-	zetta-	exa-	peta-	tera-	giga-	mega-	kilo-	hecto-	deca-
Σύμβολο	Y	Z	E	P	T	G	M	k	h	da
Παράγοντας	1024	1021	1018	1015	1012	109	106	103	102	101
Όνομα	deci-	centi-	milli-	micro-	nano-	pico-	femto-	atto-	zepto-	yocto-
Σύμβολο	d	c	m	µ	n	p	f	a	z	y
Παράγοντας	10-1	10-2	10-3	10-6	10-9	10-12	10-15	10-18	10-21	10-24

Πίνακας 3 - Προθέματα μονάδων του SI στα ελληνικά

Όνομα	γιοττα-	ζεττα-	εξα-	πετα-	τερα-	γιγα-	μεγα-	χιλιο-	εκατο-	δεκα-
Σύμβολο	Y	Z	E	P	T	G	M	k	h	da
Παράγοντας	1024	1021	1018	1015	1012	109	106	103	102	101
Όνομα	δεκατο-	εκατοστο-	χιλιοστο-	μικρο-	νανο-	πικο-	φεμτο-	αττο-	ζεπτο-	γιοκτο-
Σύμβολο	d	c	m	µ	n	p	f	a	z	y
Παράγοντας	10-1	10-2	10-3	10-6	10-9	10-12	10-15	10-18	10-21	10-24

Χρησιμοποιούμενο το σύμβολο με την μονάδα μας δίνει το αντίστοιχο πολλαπλάσιο ή υποπολλαπλάσιο. Για παράδειγμα το 2,5 dm διαβάζεται "δύο κόμμα πέντε δεκατόμετρα" και σημαίνει: 2,5$\cdot$10^-1 m. Θα πρέπει να αποσαφηνιστεί όμως ότι το για την μάζα το ίδιο το χιλιόγραμμο (kg) σημαίνει ότι έχουμε χίλια γραμμάρια, δηλαδή 1 kg είναι 10³ gr.

• Επιστροφή στο Τμήμα Φυσικής.