หน่วยฐานเอสไอ

หน่วยฐานเอสไอ (อังกฤษ: SI base unit) เป็นหน่วยที่ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศกำหนดไว้เป็นพื้นฐาน โดยหน่วย เอสไออื่น ๆ ที่เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์เอสไอ จะเกิดจากการนำหน่วยฐานเอสไอมาประกอบกันทั้งหมด หน่วยฐานเอสไอมีทั้งหมด 7 หน่วยและเริ่มใช้ในปีพ.ศ.2503ได้แก่

• เมตรสำหรับวัดความยาว
• กิโลกรัมสำหรับวัดมวล
• วินาทีสำหรับวัดเวลา
• แอมแปร์สำหรับวัดกระแสไฟฟ้า
• เคลวินสำหรับวัดอุณหภูมิอุณหพลวัติ
• แคนเดลาสำหรับวัดความเข้มของการส่องสว่าง
• โมลสำหรับวัดปริมาณของสาร

การขึ้นต่อการของนิยามในหน่วยฐานเอสไอทั้งเจ็ด

นิยามของหน่วยฐานเอสไอ

หน่วยฐานเอสไอ

ชื่อหน่วย	สัญลักษณ์	ปริมาณ	นิยามปัจจุบัน[1][2]	นิยามในอดีต	นิยามดั้งเดิม
วินาที	s	เวลา	"วินาที, สัญลักษณ์ s, เป็นหน่วยเอสไอของเวลา นิยามโดยให้ค่าเชิงตัวเลขของความถี่ซีเซียม, ∆νCs, ความถี่ของการเปลี่ยนชั้นพลังงานไฮเปอร์ไฟน์ของสถานะพื้นที่ไม่ถูกรบกวนของอะตอมซีเซียม 133, เป็น 9192631770 เมื่อแสดง ในหน่วย Hz, ซึ่งเท่ากับ s-1"	"หนึ่งวินาทีคือช่วงเวลา 9 192 631 770 เท่าของคาบการแผ่รังสีที่เกิดจากการเปลี่ยนสถานะระดับไฮเพอร์ไฟน์ของสถานะพื้นของอะตอมซีเซียม-133 ที่สถานะพื้น (ground state)" (13th CGPM (1967-1968) Resolution 1, CR 103) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงซีเซียมอะตอมที่หยุดนิ่งในอุณหภูมิ 0 เคลวิน" (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 1997)	นิยามมาจากหนึ่งวันแบ่งออกเป็น 24 ชั่วโมง หนึ่งชั่วโมงแบ่งออกเป็น 60 นาที และหนึ่งนาทีแบ่งออกเป็น 60 วินาที ดังนั้นหนึ่งวินาทีจึงเท่ากับ 1/(24 × 60 × 60) ของหนึ่งวัน
เมตร	m	ความยาว	"เมตร, สัญลักษณ์ m, เป็นหน่วยเอสไอของความยาว นิยามโดยให้ค่าเชิงตัวเลขของอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ c เป็น 299792458 เมื่อแสดงในหน่วย m s-1, โดยที่วินาทีถูกนิยามในพจน์ ∆νCs"	"หนึ่งเมตรคือความยาวที่แสงเดินทางได้ในสุญญากาศ ในช่วงเวลา 1/299 792 458 วินาที" 17th CGPM (1983, Resolution 1, CR, 97)	1/10,000,000 ของระยะทางจากเส้นศูนย์สูตรของโลกไปยังขั้วโลกเหนือวัดจากเส้นรอบวงที่ผ่านเมือง
กิโลกรัม	kg	มวล	" กิโลกรัม, สัญลักษณ์ kg, เป็นหน่วยเอสไอของมวล นิยามโดยให้ค่าเชิงตัวเลขของค่าคงตัวของพลังค์, h, เป็น 6.62607015×10−34 เมื่อแสดงในหน่วย J s, ซึ่งเท่ากับ kg m2 s−1 โดยที่นิยามเมตรและวินาทีในพจน์ c และ ∆νCs"[2]	"กิโลกรัมมีมวลเท่ากับมวลของต้นแบบนานาชาติของกิโลกรัม" 3rd CGPM (1901, CR, 70)	มวลของน้ำหนึ่งลิตรที่อุณหภูมิ 4 °C
แอมแปร์	A	กระแสไฟฟ้า	"แอมแปร์, สัญลักษณ์ A, เป็นหน่วยเอสไอของกระแสไฟฟ้า นิยามโดยการเอาค่าเชิงตัวเลขของประจุมูลฐาน(ประจุของอิเล็กตรอน), e, เป็น 1.602176634×10−19 เมื่อแสดงในหน่วย C ซึ่งเท่ากับ A s โดยที่วินาทีถูกนิยามในพจน์ ∆νCs"	"หนึ่งแอมแปร์เท่ากับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่คงที่ที่ให้กับลวดตัวนำตรงและขนานกัน 2 เส้น ที่มีความยาวไม่จำกัดและมีพื้นที่หน้าตัดน้อยจนไม่ต้องคำนึงถึง และวางห่างกัน 1 เมตรในสุญญากาศแล้ว จะมีแรงระหว่างตัวนำทั้งสองเท่ากับ 2×10 −7 นิวตันต่อความยาว 1 เมตร" (9th CGPM (1948) Resolution 7, CR 70)	เดิมหนึ่งแอมแปร์ถูกนิยามจากไฟฟ้าเคมี ซึ่งเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ทำให้เกิดโลหะเงินจำนวน 1.118 มิลลิกรัมต่อวินาทีจากสารละลายซิวเวอร์ไนเตรต ซึ่งแตกต่างจากแอมแปร์ตามนิยามของเอสไออยู่ประมาณ 0.015%
เคลวิน	K	อุณหภูมิอุณหพลวัต	"เคลวิน (kelvin), สัญลักษณ์ K, เป็นหน่วยเอสไอของอุณหภูมิอุณหพลวัต นิยามโดยการเอาค่าเชิงตัวเลขของค่าคงที่โบลตซ์มันน์, kB, เป็น 1.380649×10−23 เมื่อแสดงในหน่วย J K−1 ซึ่งเท่ากับ kg m2 s−2 K−1 โดยที่กิโลกรัม เมตร และวินาทีถูกนิยามในพจน์ h, c และ ∆νCs"	หน่วยของอุณหภูมิอุณหพลวัติ (หรืออุณหภูมิสัมบูรณ์) มีค่าเท่ากับ 1/273.16 ของอุณหภูมิอุณหพลวัติของจุดร่วมสามสถานะของน้ำ 13th CGPM (1967/68, Resolution 4; CR, 104) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงน้ำที่มีประกอบด้วยไอโซโทปตามสัดส่วนดังนี้พอดี 2H 0.000 155 76 โมลต่อ 1H หนึ่งโมล, 17O 0.000 379 9 โมลต่อ 16O หนึ่งโมล, และ 18O 0.002 005 2 โมลต่อ16O หนึ่งโมล (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 2005)	เคลวินนำการวัดอุณหภูมิแบบองศาเซลเซียสมาประยุกต์ใช้ โดยเพิ่มเติมให้ 0 เคลวินเท่ากับศูนย์องศาสัมบูรณ์ โดยใช้สเกลเดียวกับองศาเซลเซียส ข้อสังเกต: เคลวินเป็นหน่วยวัดอุณหภูมิเดียวที่ไม่ใช้คำว่าองศานำหน้าเหมือนองศาเซลเซียส
โมล	mol	ปริมาณของสาร	"โมล, สัญลักษณ์ mol, เป็นหน่วยเอสไอของปริมาณสาร หนึ่งโมลมี 6.02214076×1023 สิ่งมูลฐาน จำนวนนี้เป็นค่าเชิงตัวเลขของค่าคงที่อาโวกาโดร, NA, เมื่อแสดงในหน่วย mol−1 และถูกเรียกว่าเลขอาโวกาโดร จำนวนสาร, สัญลักษณ์ n, ของระบบ เป็นการวัดจำนวนของสิ่งมูลฐานที่ถูกระบุ สิ่งมูลฐานอาจจะเป็นอะตอม, โมเลกุล, ไอออน, อิเล็กตรอน, อนุภาค หรือกลุ่มอนุภาคอื่นๆ"	"1. หนึ่งโมลเท่ากับปริมาณของสารซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐานที่มีจำนวนเท่ากับจำนวนของอะตอมคาร์บอน-12 ปริมาณ 0.012 กิโลกรัม / 2. เมื่อใช้หน่วยโมล ต้องระบุชนิดองค์ประกอบมูลฐาน ซึ่งอาจเป็นอะตอม, โมเลกุล, ไอออน, อิเล็กตรอน, หรือ อนุภาคอื่นๆ" (14th CGPM (1971) Resolution 3, CR 78) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงอะตอมคาร์บอน-12 ที่เป็นอิสระ อยู่ในสถานะพื้น และหยุดนิ่ง (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 1980)	หนึ่งโมลหมายถึงปริมาณของสารที่มีมวล (ในหน่วยกรัม) เท่ากับมวลอะตอมหรือมวลโมเลกุลพอดี มีค่าประมาณ 6.02214199×1023 หน่วย (ดูเพิ่มที่ เลขอาโวกาโดร)
แคนเดลา	cd	ความเข้มของการส่องสว่าง	"แคนเดลา (candela), สัญลักษณ์ cd, เป็นหน่วยเอสไอของความเข้มของการส่องสว่างในทิศทางที่กำหนด นิยามโดยการเอาค่าเชิงตัวเลขคงที่ของประสิทธิพลังแสงของรังสีเอกรงค์ที่ความถี่ 540×1012 Hz, Kcd, เป็น 638 เมื่อแสดงในหน่วย lm W−1 ซึ่งเท่ากับ cd sr W−1, หรือ cd sr kg−1 m−2 s3, โดยที่กิโลกรัม เมตร และวินาทีถูกนิยามในพจน์ h, c และ ∆νCs"	"หนึ่งแคนเดลาเท่ากับความเข้มส่องสว่างในทิศที่กำหนดของแหล่งกำเนิดที่แผ่รังสีของแสงความถี่เดียวที่มีความถี่ 540×1012 เฮิรตซ์ และมีความเข้มของการแผ่รังสีในทิศทางนั้นเท่ากับ 1/683 วัตต์ต่อสเตอเรเดียน"[2] 16th CGPM (1979, Resolution 3; CR, 100)	แคนเดลามาจากคำว่าแรงเทียน (Candle Power) ซึ่งประมาณความสว่างของเทียนหนึ่งเล่ม

การปรับปรุงนิยาม

ตั้งแต่ปีการประชุมระบบเมตริกในปี ค.ศ. 1875 เป็นต้นมามีการปรับปรุงนิยามของเอสไอและเพิ่มจำนวนหน่วยฐานเอสไอหลายครั้ง หลังจากที่มีการเปลี่ยนนิยามหน่วยเมตรใหม่ในปี ค.ศ. 1960 หน่วยกิโลกรัม จึงเป็นหน่วยเดียวที่นิยามจากสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น ทั้ง ๆ ที่หน่วยอื่น ๆ จะนิยามจากคุณสมบัติทางธรรมชาติ แต่ว่าหน่วยโมล แอมแปร์ และ แคนเดลา ก็มีนิยามที่ขึ้นต่อหน่วยกิโลกรัมด้วย ทำให้นักมาตรวิทยาหลายคนพยายามหาวิธีการนิยามหน่วยกิโลกรัมใหม่จากค่าคงที่พื้นฐานในธรรมชาติ เช่นเดียวกับการที่หน่วยเมตรถูกนิยามโดยผูกติดกับความเร็วของแสง

ในการประชุม CGMP ครั้งที่ 21 ในปี ค.ศ. 1999 ได้พยายามค้นหาวิธีการในการนิยามหน่วยกิโลกรัมนี้ โดยแนะนำให้ผูกนิยามของกิโลกรัมติดกับค่าคงที่พื้นฐานทางธรรมชาติ ซึ่งน่าจะเป็นค่าคงที่ของพลังค์หรือค่าคงที่อาโวกราโดร

ในปี ค.ศ. 2005 การประชุม CIPM ครั้งที่ 94 ได้รับรองการเตรียมการนิยามหน่วยกิโลกรัม แอมแปร์และเคลวินใหม่ และบันทึกการนิยามโมลในรูปแบบของเลขอโวกราโดร ^[3] ในการประชุม CGPM ครั้งที่ 23 ในปี ค.ศ. 2007 ตัดสินว่าให้เลื่อนการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไปจนถึงการประชุมครั้งถัดไปในปี ค.ศ. 2011 ^[4]

ดูเพิ่ม

• ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ
• หน่วยอนุพัทธ์เอสไอ
• คำอุปสรรคในหน่วยฐานเอสไอ

อ้างอิง

1. https://mx.nimt.or.th/?p=6196
2. "The International System of Units (SI), 9th Edition" (PDF). Bureau International des Poids et Mesures. 2019.
3. 94th Meeting of the International Committee for Weights and Measures (2005). Recommendation 1: Preparative steps towards new definitions of the kilogram, the ampere, the kelvin and the mole in terms of fundamental constants
4. 23rd General Conference on Weights and Measures (2007). Resolution 12: On the possible redefinition of certain base units of the International System of Units (SI).