SI-systemet er et internasjonalt enhetssystem for måling av fysiske størrelser. SI er den internasjonale forkortelsen for Det internasjonale system for enheter (Système International d'Unités), som ble vedtatt av den 11. Generalkonferansen for mål og vekt (CGPM) i 1960.
Den internasjonale standardiseringsorganisasjonen (ISO) og de fleste andre internasjonale organisasjoner som fatter vedtak om fysiske størrelser, anbefaler bruk av SI. Det samme gjør Standard Norge og tilsvarende organisasjoner i de fleste andre land.
Grunnenheter
SI bygger på sju grunnenheter:
- meter (m) for lengde
- kilogram (kg) for masse
- sekund (s) for tid
- ampere (A) for elektrisk strøm
- kelvin (K) for termodynamisk temperatur
- mol for stoffmengde
- candela (cd) for lysstyrke
Se også tabell under. Målet har vært å fastlegge disse grunnenhetene ved hjelp av naturkonstanter, uavhengig av fremstilte målenormaler som kan forandre seg med tiden eller bli ødelagt. Dette ble oppnådd i 20. mai 2019, da de fire grunnenhetene kilogram, ampere, kelvin og mol ble redefinert med utgangspunkt i eksakte verdier for Plancks konstant, elementærladning, Boltzmanns konstant og avogadrokonstanten.
Oppbygging
SI er fremkommet som en utvikling av metersystemet til et koherent enhetssystem, det vil si et system der alle andre enheter kan avledes av noen få grunnenheter. I SI inngår også desimale multippelenheter som uttrykkes ved prefikser (se tabell under) eller symboler for disse prefiksene.
SI tilsvarer for mekanikk og elektromagnetisme det rasjonaliserte MKSA-systemet, som ble vedtatt av CGPM i 1948, og omfatter i tillegg enheter for varme og termodynamikk, stofflære (kjemi, atom- og molekylfysikk), ioniserende stråling og lyslære.
CGS-enheter, enheter fra Det tekniske enhetssystemet (kilopond, hestekraft med flere), kalori, mikron og en rekke andre eldre enheter inngår ikke i SI.
Avledede enheter
Øvrige enheter i SI blir avledet av grunnenhetene. For eksempel er enheten for fart meter/sekund, m/s eller m · s–1, og for kraft kilogram·meter/sekund2 eller kg·m·s–2. Antall avledede enheter er i prinsippet ubegrenset, men CGPM har fastsatt egne navn og symboler for 21 av dem. Se tabell under.
De fleste av spesialnavnene på avledede enheter i SI er overtatt fra MKSA-systemet, som ble godkjent av CGPM i 1948. Da ble newton (N) godkjent som navn på enheten for kraft. De elektriske enhetene var stort sett de praktiske enhetene som hadde fått sine navn i 1880-årene (se elektrisitet (målenheter)). Grad celsius (°C) er godkjent ved siden av kelvin for å angi celsiustemperatur og også for å angi temperaturdifferanser.
Noen få navn er kommet til senere: Pascal (Pa) for trykk og siemens (S) for konduktans ble godkjent i 1972; spesielt for bruk av ioniserende stråling ble i 1975 enheten becquerel (Bq) godkjent for aktivitet og gray (Gy) for absorbert dose, mens sievert (Sv) for ekvivalentdose ble godkjent i 1979.
Multippelenheter og prefikser
Desimale multipler av SI-enheter kan uttrykkes ved SI-prefiks som knyttes til enhetsnavnene, eller ved et symbol for prefikset foran symbolet for enheten. I alt er det fastsatt 20 SI-prefikser. Seks av disse (milli, centi, desi, deka, hekto og kilo) er overtatt fra metersystemet. For øvrig følger de hver tredje tierpotens fra 106 til 1024 og fra 10–6 til 10–24. De nyeste prefiksene, zepto, z, = 10–21, yokto, y, = 10–24, zetta, Z, = 1021 og yotta, Y, = 1024 ble godkjent av CGPM i 1991. Se tabell under.
I grunnenheten for masse, kilogram, inngår prefikset kilo av historiske grunner, men navnene på multippelenhetene for masse skal dannes ved å sette prefiksene foran gram, for eksempel milligram, mg, og ikke mikrokilogram, mkg.
Sammensatte prefikser skal ikke brukes – for eksempel brukes ikke millimikrometer, mmm, men nanometer, nm. Ved bruk av potenser for multippelenheter omfatter potensen også prefikset: cm2 betyr (10–2 m)2 = 10–4 m2.
Andre enheter
Normalt skal andre enheter, som CGS-enhetene, ikke brukes sammen med SI-enhetene. Tidsenhetene minutt (min), time (h) og døgn (d), vinkelenhetene grad (°), minutt (') og sekund (''), volumenheten liter (l eller L) og masseenheten tonn (t), samt atommasseenheten (u) og energienheten elektronvolt (eV), er likevel på grunn av tradisjon og praktisk betydning blitt godkjent for bruk sammen med SI-enhetene.
Måned og år er ikke nøyaktig definert som tidsenheter, men kan brukes når det ikke stilles krav til presisjon eller når lengden fremgår av sammenhengen.
Noen andre enheter er godkjent for midlertidig bruk sammen med SI-enheter innen enkelte områder, men anbefales ikke for generell bruk. Lengdeenheten nautisk mil = 1852 m og fartenheten knop = 1852 m/h er godkjent for bruk innen navigasjon. Flateenhetene ar (a) = 100 m2 og hektar (ha) = 104 m2 er godkjent for jordbruk, og bar = 100 kPa kan brukes for trykk i gasser og væsker. Gamle enheter som har vært brukt for ioniserende stråling innen medisin og strålingsfysikk (curie, røntgen, rad og rem), er forutsatt fjernet når de nye SI-enhetene er helt innarbeidet.
Skriveregler
Navn på SI-enheter er internasjonale, men stavemåten er tilpasset de enkelte lands språk. De har ingen flertallsform. I trykt tekst skrives navnene med rette typer, mens navn på og symboler for størrelser anbefales trykket i kursiv. Enhetssymbolene skrives som regel med små bokstaver, men der enhetsnavnet er basert på et personnavn, er første bokstav i symbolet stor. Symboler for avledede enheter som er dannet ved multiplikasjon av to eller flere enheter kan skrives med multiplikasjonstegn (·), bare med mellomrom eller, hvis det ikke foreligger fare for mistolkning, uten mellomrom. F.eks. kan newtonmeter skrives N·m, N m eller Nm (men ikke mN som betyr millinewton). Ved divisjon brukes rett eller skrå brøkstrek eller potens med negativ eksponent. Symboler for SI-prefikser lik eller større enn 106 skrives med stor bokstav, de øvrige med liten.
Gjennomføring av SI
De elektriske enhetene som inngår i SI, var i vanlig bruk i elektroteknisk industri lenge før SI ble vedtatt. Innen vitenskap var CGS-enheter vanlige, men de benyttes nå lite i undervisning og går derfor ut av bruk. De metriske enhetene ble tatt i bruk i storparten av fastlands-Europa like etter at Meterkonvensjonen ble vedtatt.
USA stilte etter sin tilslutning til Meterkonvensjonen i 1875 offisielt bruken av de metriske og eldre enhetene likt, noe som i praksis betydde fortsatt bruk av enheter basert på yard, pound og gallon. For militær bruk, innen eksportindustri og vitenskap har de likevel etter den annen verdenskrig i stor utstrekning gått over til bruk av SI-enheter. I 1988 vedtok Kongressen at metriske enheter skal foretrekkes.
Storbritannia sluttet seg til Meterkonvensjonen i 1884 uten å innføre bruk av de metriske enhetene. Av hensyn til det europeiske samarbeidet vedtok Parlamentet i 1965 en gradvis overgang til SI. Overgangen skulle være gjennomført i 1991, men fremdeles kan man observere at eldre enheter benyttes (for eksempel veilengder i miles, høyder i foot). Andre medlemmer av Det britiske samveldet har offisielt gått over til metriske enheter, men tillater fremdeles bruk av de eldre enhetene innen enkelte sektorer som for eksempel handel. Enhetene yard og pound ble i USA (1959) og Storbritannia (1963) definert i forhold til meter og kilogram.
SI er nå tatt i bruk i handel, teknisk industri, undervisning, tidsskrifter og oppslagsverk i de fleste land. Forskriftene om SI og spesielt grunnenhetene gjelder målenheter og måleredskaper som brukes innen handel og vandel og innen en del fastsatte områder (som justering). Andre enheter kan brukes og blir fortsatt brukt innen mange områder, enten tradisjonelt eller fordi det mangler passende SI-enheter, og noen internasjonale samarbeidsorganisasjoner har vedtatt egne enheter som supplement til SI-enhetene. For eksempel brukes lysår og parsec i astronomi og desibel i akustikk og for signaloverføring.
Innen fargelære er det et eget system for måling av farger, og i datateknologi brukes binære enheter som ikke direkte lar seg tilpasse SI.
Grunnenhetene i SI
| Størrelse | Enhet | Symbol | Definisjon |
| Lengde | meter | m | Lengden av den strekning lyset tilbakelegger i tomt rom i løpet av 1/299 792 458 sekund. (17. CGPM, 1983). |
| Masse | kilogram | kg |
Definert med utgangspunkt i en eksakt verdi av Plancks konstant lik 6,626 070 15 × 10−34 kg⋅m2⋅s−1 (26. CGPM, 2018), som dermed blir definert ved hjelp av meteren og sekundet. |
| Tid | sekund | s | 9 192 631 770 perioder av den stråling som svarer til overgangen mellom de to hyperfinnivåer i grunntilstanden for cesiumatomet 133Cs. (13. CGPM, 1967). |
| Elektrisk strøm | ampere | A |
Med utgangspunkt i at elementærladningen er tilordnet en eksakt verdi lik 1,602 176 634 × 10−19uttrykt i coulomb (C), kan ampere defineres som 1 A =1 C/s (26. CGPM, 2018). |
| Temperatur | kelvin | K |
Definert med utgangspunkt i den eksakte verdien av boltzmannkonstanten som er fastsatt til 1,380 649 × 10−23 J/K, der J (joule) kan uttrykkes med grunnenhetene kg·m 2·s -2 (26. CGPM, 2018). |
| Stoffmengde | mol | mol |
Stoffmengden i et system som inneholder like mange elementære entiteter tilsvarende avogadrokonstanten, som er fastsatt eksakt lik 6,022 140 76 × 1023 partikler, (26. CGPM, 2018) |
| Lysstyrke | candela | cd | Lysstyrken i en gitt retning fra en kilde som sender ut monokromatisk stråling med frekvensen 540 · 1012 hertz og med en strålingsstyrke i den gitte retningen på 1/683 watt per steradian. (16. CGPM, 1979). |
Avledede koherente SI-enheter med egne navn
| Størrelse | Enhet | Symbol |
Uttrykt ved andre enheter |
Uttrykt ved grunnenheter |
| planvinkel | radian | rad | ... | m/m |
| romvinkel | steradian | sr | ... | m2/m2 |
| frekvens | hertz | Hz | ... | s-1 |
| kraft | newton | N | ... | kg · m· s-2 |
| trykk, spenning | pascal | Pa | N/m2 | kg · m-1 · s-2 |
| energi, arbeid, varme | joule | J | N · m | kg · m2 · s-2 |
| effekt, strålingsfluks | watt | W | J/s | kg · m2 · s-3 |
| elektrisk ladning | coulomb | C | ... | A · s |
| elektrisk potensial,spenning | volt | V | W/A | kg · m2 s-3 · A-1 |
| kapasitans | farad | F | C/V | A2·s4·m-2 · kg-1 |
| resistans | ohm | Ω | V/A | kg · m2 · s-3 · A-2 |
| konduktans | siemens | S | A/V | s3 · A2 · m-2 ·kg-1 |
| magnetisk fluks | weber | Wb | V · s | kg · m2 · s-2 · A-1 |
| magnetisk flukstetthet,induksjon | tesla | T | Wb/m2 | kg·s-2·A-1 |
| induktans | henry | H | Wb/A | kg · m2 · s-2 · A-2 |
| celsiustemperatur | grad celsius | oC | ... | K |
| lysfluks, lysstrøm | lumen | lm | cd · sr | cd |
| illuminans, belysnings-styrke | lux | lx | lm/m2 | cd · sr · m-2 |
| aktivitet | becquerel | Bq | ... | s-1 |
| absorbert strålingsdose | gray | Gy | J · kg-1 | m2 · s-2 |
| ekvivalentdose | sievert | Sv | J · kg-1 | m2 · s-2 |
SI-prefikser
Dekadiske prefikser (forstavelser) med symboler for bruk i SI
| Prefiks | Symbol | Faktor |
|---|---|---|
| yotta | Y | 10²⁴ = kvadrillion |
| zetta | Z | 10²¹ = trilliard (1000 trillioner) |
| exa | E | 10¹⁸ = trillion |
| peta | P | 10¹⁵ = billiard (1000 billioner) |
| tera | T | 10¹² = billion |
| giga | G | 10⁹ = milliard (1000 millioner) |
| mega | M | 10⁶ = million |
| kilo | k | 10³ = tusen |
| hekto | h | 10² = hundre |
| deka | da | 10¹ = ti |
| desi | d | 10⁻¹ = tidel |
| centi | c | 10⁻² = hundredel |
| milli | m | 10⁻³ = tusendel |
| mikro | μ | 10⁻⁶ = milliondel |
| nano | n | 10⁻⁹ = milliarddel (¹⁄₁₀₀₀ milliondel) |
| piko | p | 10⁻¹² = billiondel |
| femto | f | 10⁻¹⁵ = billiarddel (¹⁄₁₀₀₀ billiondel) |
| atto | a | 10⁻¹⁸ = trilliondel |
| zepto | z | 10⁻²¹ = trilliarddel (¹⁄₁₀₀₀ trilliondel) |
| yokto | y | 10⁻²⁴ = kvadrilliondel |