SI-süsteemi põhiühikud

SI-süsteemi põhiühikud on rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi mõõtühikud, millel põhinevad kõik teised füüsikaliste suuruste ühikud selles süsteemis.

Põhiühikud ja nende vastastikune seotus; nooled on suunatud sõltuva ühiku poole nendelt ühikutelt, millele defineerimisel tuginetakse

Vastavalt Kaalude ja Mõõtude Peakonverentsi (CGPM) 1960. ja 1971. a otsustele on füüsikalised põhisuurused mõõdetavad järgmiste põhiühikutega:

• aja mõõtühik sekund, tähis s
• pikkuse mõõtühik meeter, tähis m
• massi mõõtühik kilogramm, tähis kg
• elektrivoolu tugevuse mõõtühik amper, tähis A
• termodünaamilise temperatuuri mõõtühik kelvin, tähis K
• ainehulga mõõtühik mool, tähis mol
• valgustugevuse mõõtühik kandela, tähis cd

Põhiühikuid defineeritakse ehk määratletakse sobivalt valitud füüsikakonstantide fikseeritud arvväärtuste alusel. Fikseeritud väärtused (seega ilma mõõtemääramatuseta) on kehtestatud selleks, et põhiühikute arvväärusi saaks täpselt väljendada. Fikseeritud on iga konstandi niisugune arvväärtus, mis kehtestamise ajal vastas kõige paremini mõõtmistulemustele. Konstantide fikseeritud arvvääruste ja nende mõõtühikute omavahelise seose kaudu saab põhiühikuid kirjeldada ja matemaatiliselt avaldada.^[1]

Põhiühikute defineerimiseks vajalike füüsikakonstantide fikseeritud väärtused (20.05.2019)

Põhiühikute seosed omavahel ja seitsme füüsikakonstantidega, mille numbriliste väärtuste abil põhiühikud defineeritakse

Tseesium-133 aatomi häirimata põhioleku ülipeenstruktuuri kahe energiataseme vahelise ülemineku sagedus

${\displaystyle \Delta \nu _{\text{Cs}}=9\,192\,631\,770\;\,{\frac {1}{\text{s}}}}$

Valguse kiirus vaakumis

${\displaystyle c=299\,792\,458\,\;{\frac {\text{m}}{\text{s}}}}$

Plancki konstant

${\displaystyle h=6{,}626\,070\,15\cdot 10^{-34}\;\mathrm {J\,s} }$

Elementaarlaeng

${\displaystyle e=1{,}602\,176\,634\cdot 10^{-19}\;\mathrm {A\,s} }$

Boltzmanni konstant

${\displaystyle k_{\mathrm {B} }=1{,}380\,649\cdot 10^{-23}\,\;{\frac {\mathrm {kg\,m} ^{2}}{{\text{s}}^{2}\;{\text{K}}}}}$

Avogadro arv

${\displaystyle N_{\mathrm {A} }=6{,}022\,140\,76\cdot 10^{23}\,\;{\frac {1}{\mathrm {mol} }}}$

540 THz sagedusega monokromaatilise kiirguse valgusviljakus

${\displaystyle K_{\mathrm {cd} }(540\cdot 10^{12}\,{\text{Hz}})=683\;\,{\frac {\text{lm}}{\text{W}}}}$

Põhiühikute definitsioonid

Sekund

Sekundi määratlus põhineb tseesium-133 aatomi põhioleku peenstruktuuri kahe energiataseme vahelise ülemineku sageduse ${\displaystyle \Delta \nu _{\text{Cs}}}$ fikseeritud arvväärtusel

${\displaystyle 1\,\mathrm {s} =9\,192\,631\,770\,{\frac {1}{\Delta \nu _{\text{Cs}}}}}$

Meeter

Meetri määratlus põhineb vaakumis levival valguse kiiruse ${\displaystyle c}$ fikseeritud arvväärtusel

${\displaystyle 1\,{\text{m}}={\frac {c}{299\,792\,458}}\;{\text{s}}={\frac {9192631770}{299792458}}\,{\frac {c}{\Delta \nu _{\text{Cs}}}}}$

Kilogramm

Kilogrammi määratlus põhineb Plancki konstandi ${\displaystyle h}$ fikseeritud arvväärtusel: ${\displaystyle 1\,{\text{kg}}={\frac {h}{6{,}626\,070\,15\cdot 10^{-34}}}\,{\frac {\text{s}}{{\text{m}}^{2}}}={\frac {299\,792\,458^{2}}{9\,192\,631\,770\cdot 6{,}626\,070\,15}}\cdot 10^{34}\,{\frac {h\cdot \Delta \nu _{\text{Cs}}}{c^{2}}}}$

Amper

Ampri määratlus põhineb elementaarlaengu ${\displaystyle e}$ fikseeritud arvväärtusel:

${\displaystyle 1\,{\text{A}}={\frac {e}{1{,}602\,176\,634\cdot 10^{-19}}}\,{\frac {1}{\text{s}}}={\frac {10^{8}}{9{,}192\,631\,770\cdot 1{,}602\,176\,634}}\,\Delta \nu _{\text{Cs}}\cdot e}$

Kelvin

Kelvini määratlus põhineb Boltzmanni konstandi ${\displaystyle k_{\mathrm {B} }}$ fikseeritud arvväärtusel ja sellest tulenevalt sekundil, meetril ja kilogrammil:

${\displaystyle 1\,{\text{K}}={\frac {1{,}380\,649\cdot 10^{-23}}{k_{\mathrm {B} }}}\,{\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{s}}^{2}}}={\frac {1{,}380\,649}{9{,}192\,631\,770\cdot 6{,}62607015}}\cdot 10^{-11}\,{\frac {\Delta \nu _{\text{Cs}}\cdot h}{k_{\mathrm {B} }}}}$

Mool

Mooli määratlus põhineb Avogadro arvul ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }}$:

${\displaystyle 1\,{\text{mol}}=6{,}022\,140\,76\cdot 10^{23}\,{\frac {1}{N_{\mathrm {A} }}}}$

Kandela

Kandela määratlus põhineb 540 THz sagedusega monokromaatilise kiirguse valgusviljakuse ${\displaystyle K_{\mathrm {cd} }}$ fikseeritud arvväärtusel 683 luumenit vati kohta.

${\displaystyle 1\,{\text{cd}}=1\,{\frac {\text{lm}}{\text{sr}}}={\frac {K_{\mathrm {cd} }}{683}}\,{\frac {\text{W}}{\text{sr}}}={\frac {K_{\mathrm {cd} }}{683}}\,{\frac {{\text{kg}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{s}}^{3}\cdot {\text{sr}}}}\,}$

Vaata ka

• Rahvusvaheline suuruste süsteem
• Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem
• SI-süsteemi ühikud

Viited

1. Euroopa Liidu direktiiv 2019/1258, 23. juuli 2019

Välislingid

• Resolution on the revision of the International System of units (SI)
• The SI redefinition to come into force from 20 May 2019