A Nemzetközi Mértékegységrendszer, röviden SI (Système International d’Unités) modern, nemzetközileg elfogadott mértékegységrendszer, amely néhány kiválasztott mértékegységen, illetve a 10 hatványain alapul.
Az SI-mértékegységrendszert a 11. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) 1960-ban fogadta el.
Előzmények Az 1960 előtti, nemzetközileg is elfogadott mértékegységrendszert MKSA-nak nevezték, amely a méter, a kilogramm, a másodperc (secundum) és az amper mértékegységeken alapult, nevét ezek kezdőbetűiből alkották. Ezt egészítették ki később (1948-ban) három mértékegységgel: az erő (newton), az energia (joule) és a teljesítmény (watt) egységekkel.
A mértékegységek rendszerét az alapegységek, a kiegészítő egységek és a velük leírható származtatott egységek alkotják.
A mértékegységek nagyságrendjét a prefixumok (előtagok) adják meg.
A Magyar Népköztársaságban már 1960-tól az SI figyelembevételével készült kormányrendelet (50/1960. Korm. sz.) szabályozta a mértékegységek használatát. 1972-ben megjelent az MSZ 4900 „Fizikai mennyiségek neve, jele és mértékegysége” című magyar szabvány, amely teljes egészében a nemzetközi mértékegységrendszert használta, de kötelező használatát nem írta elő. 1976-ban kiadták a 8/1976.(IV. 27) MT. sz. minisztertanácsi rendeletet, amely már előírta az SI rendszerre való kötelező áttérést. Ez a rendelet az SI kizárólagos, kötelező használatát (azaz más mértékegységek használatának tilalmát) 1980. január 1-jétől írta elő. A Magyar Köztársaság országgyűlése az 1991. évi XLV. törvény 1. mellékletében ismét meghatározta a szabványos magyar mértékegységrendszer alapjait, az 1976 óta ismertté vált tudományos eredmények figyelembevételével. Jelenleg ez az idevágó joghatályos előírás. Az SI-mértékegységrendszer továbbfejlesztése a Mennyiségek Nemzetközi Rendszere, ez gondolkodásmódjában eltérő, de az SI valamennyi mértékegysége változatlan értelmezésű maradt.
Mértékegységek A nemzetközi rendszer mértékegységeket és prefixumokat tartalmaz. Az SI-mértékegységeket két részre lehet osztani. Hét SI-alapegység van, melyekkel a többi származtatott egységet lehet létrehozni. Az SI-mértékegységeken kívül több nem SI-mértékegység is használatos az SI-vel összhangban.
SI-alapegységekmértékegység nevejelemennyiség nevemennyiség jelemétermhossz l (kis L)kilogrammkgtömegmmásodpercsidőtamperAelektromos áramerősség I (nagy i)kelvinKabszolút hőmérsékletTmólmolanyagmennyiségnkandelacdfényerősségIv
SI-prefixumokat lehet hozzátenni a mértékegységekhez, hogy így osztó, vagy szorzó (kisebb, vagy nagyobb) mértékegységhez jussunk. Mindegyik prefixum a 10 hatványa. Például a kilo- ezerszerest, a milli- ezredrésznyit jelent, így ezer milliméter egy méter és ezer méter egy kilométer. A prefixumokat nem lehet többszörösen alkalmazni: a kilogramm milliomod része milligramm és nem mikrokilogramm. Érdekes mértékegységek találhatóak a Sulineten. (Sulinet) Mértékegységek és letölthető átváltó (Műszaki portál)
Megjegyzés
Előtagok (prefixumok) A BIPM és a NIST által közreadott lista: + SI előtagok Előtag Jele Szorzó hatvánnyal számnévvel quetta- Q 1030 kvintillió ronna- R 1027 kvadrilliárd yotta- Y 1024 kvadrillió zetta- Z 1021 trilliárd exa- E 1018 trillió peta- P 1015 billiárd tera- T 1012 billió giga- G 109 milliárd mega- M 106 millió kilo- k 10³ ezer hekto- h 10² száz deka- da (dk) 101 tíz – – 100 egy deci- d 10−1 tized centi- c 10−2 század milli- m 10−3 ezred mikro- µ 10−6 milliomod nano- n 10−9 milliárdod piko- p 10−12 billiomod femto- f 10−15 billiárdod atto- a 10−18 trilliomod zepto- z 10−21 trilliárdod yokto- y 10−24 kvadrilliomod ronto- r 10−27 kvadrilliárdod quecto- q 10−30 kvintilliomod
A magyar mérésügyi törvény csak egyes kiemelt esetekben engedélyezi a hekto, deka, deci, centi előtagokat, mint például a deciliter, vagy dekagramm esetében (a tíz hatványkitevője nem többszöröse a háromnak).
Koherencia A mértékegységrendszer koherenciája azt jelenti, hogy a rendszerhez tartozó egységeket korlátozás nélkül átszámíthatjuk egymásba, és a számításoknál együtthatókat, vagy matematikai függvényeket nem kell alkalmazni. Valamennyi mértékegység az alapvető mértékegységekből szorzás, vagy hatványozás műveletével levezethető. A kifejezés a kohézió (összetartozás) szóból származik. Rövid meghatározása a MKEH honlapján található.
Az SI koherenciáját sértő mennyiségek: a vákuum permeabilitásának értékében szerepel a . a Planck-állandó és a Dirac-állandó közötti átszámításban szerepel a . a prefixumok valójában együtthatóként viselkednek, ezért a prefixumos mértékegységek nem koherens SI-mértékegységek: „These are convenient for expressing the values of quantities that are much larger or much smaller than the coherent unit”„However when prefixes are used with SI units, the resulting units are no longer coherent, because a prefix on a derived unit effectively introduces a numerical factor in the expression for the derived unit in terms of the base units.” „Ezek előnyösek abból a célból, hogy kifejezhessük olyan mennyiségek mérőszámát, amelyek vagy túl nagyok, vagy túlságosan kicsik a koherens mértékegységhez képest.” Ugyanott: „Bár a prefixumokat az SI-mértékegységeivel együtt használjuk, az eredményül kapott egységek nem koherensek többé, mivel a származtatott egységhez illesztett prefixum valójában együtthatóként viselkedik.” A prefixumok közt is kifejezetten magyar jelenség a deka „dk”-val való jelölése a nemzetközileg elfogadott „da” helyett. Jellemzően tömeg-mértékegységként „dkg” formában fordul elő, jelentése összetett szóalkotás: deka-gramm. Ez a mértékegység először – hivatalosan – az 1907. évi V. törvénycikkben jelenik meg: „A kilogramm századrésze, dekagramm elnevezéssel, jelzése: dkg”. A jelenleg hatályos 1991. évi XLV. törvény határozottan csak a „da” prefixumot tekinti érvényesnek a deka kifejezésére. A deka a görög tíz számnévből származik. Az SI által elfogadott, nem koherens mértékegységek: a csillagászati egység, a km/h, az óra, a nap, a perc, a szögfok, szögperc és szögmásodperc, az elektronvolt, a kWh, a var, a hektár, a neper, a bel (dB), a liter, a tonna és a bar.
Az SI-mértékegységrendszer megújítása A 24. általános Súly- és Mértékügyi Konferencia 2011. október 16-22. között jelentős döntéseket hozott a nemzetközi mértékegységrendszerrel kapcsolatban. A határozat szerint a mértékegységeket általános fizikai állandókkal fogják definiálni. Hét általános természeti állandó értékét rögzítik 2018-ban. Ezek közül kettő már korábban is mérési bizonytalanság nélkül rögzített értékű volt: a cézium-133 által kibocsátott fény frekvenciája , a fény sebessége .
A 2018. november 13-16. között Versailles-ban megtartott 26. általános Súly- és Mértékügyi Konferencia határozata szerint a további öt természeti állandó értéke:
a Planck-állandó, az elemi töltés, a Boltzmann-állandó, az Avogadro-állandó, a spektrális fényhasznosítás értéke az frekvenciájú monokromatikus sugárzás esetén
Ennek megfelelően a másodperc és a méter definíciója lényegében nem, de a kilogramm és vele összefüggésben a többi alapmértékegység definíciója alapvetően megváltozik. a másodpercet a cézium-133 sugárzása, a métert a fény sebessége, a kilogrammot a Planck-állandó, az ampert az elemi töltés értéke, a kelvint a Boltzmann-állandó, a mól mértékegységet az Avogadro-állandó, a kandelát a spektrális fényhasznosítás maximális értéke alapján definiálják. Ezek törvényes értékei az alábbiak:
Az alapállapotú cézium-133 hiperfinom átmeneteinek frekvenciája Hz A fény c sebessége vákuumban m s-1 A h Plack-állandó 6,626 070 15×10–34 J s Az e elemi töltés 1,602 176 634×10–19 C A k Boltzmann-állandó 1,380 649×10–23 J K-1 Az NA Avogadro-állandó 6,022 140 76×1023 mol-1 Az 540×1012 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzás Kcd fényhasznosítása 683 lm W-1 Az említett mértékegységek a hertz, a dzsúl, a kulomb, a lumen, a watt, a másodperc, a méter, a kilogramm, az amper, a kelvin, a mól és a kandela.
A mértékegységek definíciója nem változtatja meg jelentősen az értéküket, de megbízhatóbbá teszi az értéküket. A víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének változása például kisebb lesz 0,25 mK-nél.
A változtatások következményeként az eddiginél nagyobb eltérés lesz majd a definíció és a valóságos mérés között. A kilogramm számára két mérési eljárást versenyeztettek: a szilícium-gömbbel történő, illetve a Watt-mérleggel történő meghatározást. Ez utóbbi a Josephson-állandó és a van Klizting-állandó alapján, feszültség- és árammérés útján történik. A definíció viszont a Planck-állandóra épül (az anyag–energia ekvivalencia képletére)
A Watt-mérleggel végzett mérések mérési bizonytalanságát 2011 októberére sikerült a 10−8 érték alá szorítani a NIST, az NPL és a BIPM laboratóriumaiban.
A 26. általános Súly- és Mértékügyi Konferencia határozatának megfelelően a mértékegységek új definíciója, az új SI 2019. május 20-án lépett életbe.Máshogy mérik az egy kilót: a héten megújult a mértékegységek rendszere (MTI/Hvg.hu, 2019-05-23)
Egyéb, az SI-től eltérő mértékegységrendszerek 250px|bélyegkép|jobbra|Az SI-rendszert alkalmazó országok (zöld színnel) Planck-egységek a részecskefizika eredményeit felhasználva az ott előforduló számításokat nagyban egyszerűsítik. CGS-mértékegységrendszer: Korábban Európában használatos mértékegységrendszer, amely a centiméter, a gramm és a másodperc (secundum) mértékegységeken alapult. Az MKSA, majd az SI-mértékegységrendszer elterjedése teljesen kiszorította a műszaki gyakorlatból. Műszaki–technikai mértékegységrendszer: alapmennyiségként a tömeg helyett az erőt használta. Nem szabványosították, a mérnöki gyakorlatban mégis hosszú ideig használták. Utolsó maradványa a jelenleg is használatos ata („atmoszféra”) Brit mértékegységrendszer (Imperial Unit System): A Brit Birodalomban és gyarmatain, majd a Brit Nemzetközösség államaiban elterjedten használt hagyományos mértékegységrendszer. Tömegegysége a font (libra, lb); hosszegysége a láb (foot, ft), illetve ezek változatos, nem-decimális törtrészei, többszörösei és leszármaztatott egységei. Energiaegysége a brit hőegység (British Thermal Unit, BTU). Míg az 1970-es években Nagy-Britannia áttért a nemzetközi SI-mértékegységrendszerre, az Amerikai Egyesült Államok megtartotta a hagyományos brit mértékrendszert, emiatt több, korábbi brit nemzetközösségi állam sem tért át az SI-re (Ausztrália, Japán, egyes anglofil arab államok stb.).A Brit Birodalomban Imperial System a neve, az Egyesült Államokban U.S. Customary Units, és a mértékegységek definíciója több ponton is eltér közöttük Az Egyesült Államok Szövetségi Törvénye felmentést ad a méterrendszer használata alól, ha az kereskedelmi szempontból előnytelen, így törvényesen is fennáll az a kettősség, hogy a hétköznapi életben a hagyományos mértékegységeket használják, míg a tudományos életben következetesen a méterrendszert.
A mennyiségértékek írása A mennyiségérték a számérték és a mértékegység szorzata. Írásukra angolszász nyelvterületen következő szabályok vonatkoznak: Előírások a fizikai mennyiségek mérőszámának írásmódjára
1. A számérték utolsó számjegye és az egység jele között egy betűhelyet (space) kell hagyni, pl.
helyesen helytelenül 200 kW 200kW 150 °C 150°C Kivételek e szabály alól a felső indexben levő különleges mértékegységjelek (mint pl. a síkszög egységei, a fok, a perc, a másodperc), ezek a számhoz „tapadnak”, pl.
helyesen helytelenül 20° 25' 20 ° 25 '
2. Ha a mennyiségérték számértékében tizedestört van, akkor a mértékegység jelét az utolsó számjegy után kell írni, például
helyesen helytelenül 425,13 m 425 m 13 5,758° 5°, 758 5° 45,48' 5° 45',48 3. Ha a mennyiségérték tűréssel van megadva, akkor a számértéket a tűréssel együtt zárójelbe kell foglalni, pl. helyesen helytelenül (210,0±0,5) N 210,0±0,5N (60±1) g 60±1g 4. a számértéket és a mértékegységet nem szabad külön sorba írni, vagyis elválasztani, pl. helyesen helytelenül 56 kJ/(kg•K) 56 kJ/(kg•K)