ระบบของหน่วยวัด (The System of Units)

ระบบของหน่วยวัด (The System of Units)

การก่อตั้งสนธิสัญญาระบบเมตริก (Metre Convention) ใน พ.ศ. ๒๔๑๘ (ค.ศ. ๑๘๗๕) นำไปสู่การประชุม CGPM ครั้งที่ ๑ ซึ่งมีมติให้สร้างมาตรฐานต้นแบบ (Prototypes) สำหรับหน่วยเมตร และหน่วยกิโลกรัม และเพื่อนำไปใช้ร่วมกับหน่วยวินาที ซึ่งได้นิยามจากปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ในสมัยนั้น ถือเป็นหน่วยวัดพื้นฐาน ๓ หน่วยแรกของสนธิสัญญาระบบเมตริก

ใน พ.ศ. ๒๔๙๗ (ค.ศ. ๑๙๕๔) ได้มีการรับรองหน่วยแอมแปร์ เคลวิน และแคนเดลา ซึ่งเป็นหน่วยของกระแสไฟฟ้า อุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ และความเข้มการส่องสว่าง ตามลำดับ ให้เป็นหน่วยวัดพื้นฐานเพิ่มเติม และใน พ.ศ. ๒๕๐๓ (ค.ศ. ๑๙๖๐) ได้ตั้งชื่อระบบของหน่วยวัด ที่ประกอบด้วยหน่วยวัดพื้นฐานทั้ง ๖ ว่า International System of Units หรือ SI Units จนในที่สุดการประชุมทั่วไปว่าด้วยการชั่งตวงวัด ครั้งที่ ๑๔ ใน พ.ศ. ๒๕๑๖ (ค.ศ. ๑๙๗๒) ได้เพิ่มหน่วยโมล สำหรับปริมาณของสาร เข้ามาเป็นหน่วยวัดพื้นฐานอีกหน่วยหนึ่ง ส่งผลให้ระบบของหน่วยวัดประกอบด้วย หน่วยวัดพื้นฐาน ๗ หน่วย ดังที่ปรากฏในปัจจุบัน หน่วยเอสไอ คือ หน่วยของการวัดที่มีพื้นฐาน มาจากปริมาณของหน่วยวัด โดยการทำให้เป็นจริงจากนิยามของแต่ละปริมาณพื้นฐาน

หน่วยวัดพื้นฐาน (Base Units)

หน่วยวัดพื้นฐานเป็นหน่วยวัดที่หน่วยวัดอื่นๆ ทั้งหมดสามารถสอบกลับมาได้

ปริมาณและหน่วยวัดพื้นฐานทั้ง ๗ หน่วย คือ

๑) ความยาว (Length)

หน่วยวัดความยาวในระบบหน่วยเอสไอ คือ เมตร (Metre : m) มีนิยามว่า เมตร คือ ระยะทางที่แสงเคลื่อนที่ในสุญญากาศ ในช่วงเวลา ๑/๒๙๙,๗๙๒,๔๕๘ วินาที

๒) มวล (Mass)

หน่วยวัดมวลในระบบหน่วยเอสไอ คือ กิโลกรัม (Kilogram : kg) มีนิยามว่า กิโลกรัม คือ หน่วยของมวล ซึ่งเท่ากับมวลของกิโลกรัมต้นแบบระหว่างประเทศ เป็นทรงกระบอกทำจากโลหะผสมระหว่างแพลทินัมกับอิริเดียม ที่เก็บไว้ที่ BIPM ณ ชุมชน Sèvres ประเทศฝรั่งเศส

๓) เวลา (Time)

หน่วยวัดเวลาในระบบหน่วยเอสไอ คือ วินาที (Second : s) มีนิยามว่า วินาที คือ ระยะเวลาเท่ากับ ๙,๑๙๒,๖๓๑,๗๗๐ รอบ ของการแผ่รังสีที่สมนัยกับการเปลี่ยนระดับไฮเพอร์ไฟน์สองระดับของอะตอม Caesium-133 (Cs133) ในสถานะพื้น (Ground State)

๔) กระแสไฟฟ้า (Electric Current)

หน่วยวัดกระแสไฟฟ้าในระบบหน่วยเอสไอ คือ แอมแปร์ (Ampère : A) มีนิยามว่า แอมแปร์ คือ ปริมาณกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดแรงขนาด ๒x๑๐-๗  นิวตันต่อความยาว ๑ เมตร  ระหว่างเส้นลวด ๒ เส้นที่มีความยาวอนันต์ มีพื้นที่ภาคตัดขวางเล็กมาก จนไม่ต้องคำนึงถึง วางขนานกันด้วยระยะห่าง ๑ เมตรในสุญญากาศ

๕) อุณหภูมิ (Thermodynamic Temperature)

หน่วยวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยเอสไอ คือ เคลวิน (Kelvin : K) มีนิยามว่า เคลวิน คือ หน่วยของอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเท่ากับ ๑/๒๗๓.๑๖ ส่วนของอุณหภูมิอุณหพลวัตของจุดร่วมสามสถานะของน้ำ

๖) ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous Intensity)

หน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่างในระบบหน่วยวัดเอสไอ คือ แคนเดลา (Candela : cd) มีนิยามว่า แคนเดลา คือ ความเข้มของการส่องสว่างในทิศทางหนึ่ง ที่กำหนดให้ของแหล่งกำเนิดแสงเอกรงค์ ซึ่งแผ่รังสีเดียวที่ความถี่ ๕๔๐x๑๐๑๒ เฮิรตซ์ ด้วยความเข้มของการแผ่รังสีขนาด ๑/๖๘๓ วัตต์ต่อสตีเรเดียนในทิศทางเดียวกันนั้น

๗) ปริมาณของสาร (Amount of Substance)

หน่วยวัดปริมาณสารในระบบหน่วยวัด เอสไอ คือ โมล (Mole : mol) มีนิยามว่า โมล คือ หน่วยของปริมาณสารของระบบ ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐาน ซึ่งมีจำนวนเท่ากับจำนวนอะตอมของ C12  มวล  ๐,๐๑๒  กิโลกรัม