ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ
สัญลักษณ์ | ชื่อ | ปริมาณ |
---|---|---|
A | แอมแปร์ | กระแสไฟฟ้า |
K | เคลวิน | อุณหภูมิพลหวัติ |
s | วินาที | เวลา |
m | เมตร | ความยาว |
kg | กิโลกรัม | มวล |
cd | เคนเดลา | ความเข้มของการส่องสว่าง |
mol | โมล | ปริมาณของสาร |
bit | บิต | หน่วยข้อมูล |
ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ หรือ ระบบเอสไอ (อังกฤษ: International System of Units)[1] หรือ ซิสแตแม็งแตร์นาซียอนาลดูว์นีเต (ฝรั่งเศส: Système international d'unités: SI)[2] เป็นระบบการวัดที่ปรับปรุงมาจากระบบเมตริก โดยเน้นการสร้างมาจากหน่วยฐานทั้งเจ็ดหน่วยและใช้ระบบเลขฐานสิบ[3] ซึ่งถือว่าเป็นระบบการวัดที่ใช้แพร่หลายที่สุดในโลกทั้งในชีวิตประจำวันและทางวิทยาศาสตร์
ระบบเมตริกแต่เดิมนั้นแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม โดยระบบเอสไอได้รับการพัฒนามาจากระบบหน่วยเมตร-กิโลกรัม-วินาที (meter-kilogram-second: MKS) ในปี ค.ศ. 1960 และได้ปรับเปลี่ยนนิยามรวมถึงเพิ่มลดหน่วยฐานเอสไอมาตลอดตามการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านการวัด เพื่อเพิ่มความเที่ยงตรงในการวัดมากขึ้น
ระบบเอสไอเป็นระบบที่ใช้กันเกือบทั้งโลก มีเพียงสามประเทศที่ยังไม่ใช้หน่วยเอสไอเป็นมาตรฐานของหน่วยวัด ได้แก่ ไลบีเรีย พม่า และสหรัฐ แม้ในอังกฤษเองได้ยอมรับให้ใช้ระบบเอสไออย่างเป็นทางการ แม้ว่าจะไม่สามารถทดแทนระบบดั้งเดิมได้ทั้งหมด
ประวัติ
[แก้]ระบบเมตริกถือกำเนิดขึ้นจากการรวบรวมหน่วยวัดต่าง ๆ โดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ซึ่งได้รับการแต่งตั้งให้เป็นคณะกรรมการจากสภาผู้แทนราษฎรฝรั่งเศสและพระเจ้าหลุยส์ที่ 16 ให้สร้างระบบการวัดที่เป็นสากลและเหมาะสม[4] (ซึ่งหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มนั้นคือ อ็องตวน ลาวัวซีเย ผู้ได้รับฉายาว่าเป็น "บิดาแห่งเคมีสมัยใหม่") ในวันที่ 1 สิงหาคม ค.ศ. 1793 สมัชชาแห่งชาติฝรั่งเศส ได้ให้นิยามของหน่วยเมตรใหม่และกำหนดความยาวมาตรฐานรวมถึงหน่วยวัดฐานสิบอื่น ๆ ในวันที่ 7 เมษายน ค.ศ. 1795 ได้กำหนดหน่วยวัดมาตรฐานไว้ห้าหน่วยในกฎหมาย Loi du 18 germinal, an III ได้กำหนดนิยามของหน่วยกรัม ขึ้นมาแทนหน่วย grave ที่มีอยู่แต่เดิม จนในวันที่ 10 ธันวาคม ค.ศ. 1799 (ภายหลังการรัฐประหารของนโปเลียน 1 เดือน) ระบบเมตริกในฝรั่งเศสก็ใช้ได้อย่างสมบูรณ์
ความต้องการในการร่วมมือระหว่างประเทศในด้านมาตรวิทยานำไปสู่การเซ็นสนธิสัญญาเมตริก 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2418 (ค.ศ. 1875) ที่กรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส ซึ่งทำให้เกิดการจัดตั้งสำนักงานชั่ง ตวง วัดระหว่างประเทศ (BIPM) เพื่อกำหนดหน่วยวัดสากล คณะกรรมการมาตรวิทยาสากล (CIPM) และการประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศ (CGPM) ซึ่งจัดประชุมทุก ๆ 4–6 ปี
หลังจากสงครามโลกครั้งที่ 2 ระบบมาตรวัดยังคงไม่เป็นมาตรฐาน ทั้งความหลากหลายที่เกิดจากระบบเมทริกเอง และความหลากหลายที่เกิดจากระบบมาตรวัดแบบดั้งเดิม ในการประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศครั้งที่ 9 ในปี ค.ศ. 1948 จึงกำหนดให้คณะกรรมการมาตรวิทยาสากลสร้างหลักสูตรการศึกษาทางด้านมาตรวิทยาในระดับสากลขึ้นเพื่อใช้ในด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และการศึกษา
เพื่อที่จะสร้างหลักสูตรนี้ การประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศครั้งที่ 10 จึงเห็นสมควรที่จะสร้างระบบสากลขึ้นมาจากหน่วยฐานทั้งหก โดยเพิ่มการวัดอุณหภูมิและการส่องสว่างจากแต่เดิมที่สร้างหน่วยวัดแค่ระบบกลศาสตร์และแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่ เมตร กิโลกรัม วินาที แอมแปร์ องศาเคลวิน (ซึ่งภายหลังได้ตัดคำว่า "องศา" ทิ้งไป) และแคนเดลา การประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศครั้งที่ 11 ปี ค.ศ. 1960 จึงได้กำหนดชื่อระบบใหม่นี้ว่า "ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ" หรือที่ย่อเป็น "ระบบเอสไอ" จากชื่อระบบในภาษาฝรั่งเศสที่ว่า Système international d'unités และมีการเพิ่มหน่วยโมลเข้าเป็นหน่วยฐานในการประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศครั้งที่ 14 ปี ค.ศ. 1971
ระบบที่เกี่ยวข้อง
[แก้]มาตรฐานระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศให้เป็นไปตามนี้
- นิยามคำศัพท์ทางด้าน "ปริมาณ" "หน่วย" ไดเมนชัน ฯลฯ ในด้านมาตรวิทยาของระบบเอสไอเป็นไปตามศัพท์มาตรวิทยาสากล (International Vocabulary of Metrology: IVM)
- ปริมาณและสมการที่ใช้การนิยามระบบเอสไอถูกอ้างอิงไว้ในระบบของปริมาณระหว่างประเทศ (International System of Quantities: ISQ) และถูกระบุไว้ใน ISO/IEC 80000
นิยาม
[แก้]ตั้งแต่ปีค.ศ. 2019(พ.ศ. 2562) หน่วยเอสไอถูกนิยามโดยค่าคงตัว 7 ค่า
สัญลักษณ์ | ค่าคงตัวที่ใช้นิยาม | ค่าแม่นตรง |
---|---|---|
ΔνCs | ความถี่ของซีเซียม | 9192631770 Hz |
c | อัตราเร็วของแสง | 299792458 m/s |
h | ค่าคงตัวของพลังค์ | 6.62607015×10−34 J⋅s |
e | ประจุมูลฐาน | 1.602176634×10−19 C |
k | ค่าคงตัวบ็อลทซ์มัน | 1.380649×10−23 J/K |
NA | เลขอาโวกาโดร | 6.02214076×1023 mol−1 |
Kcd | ประสิทธิภาพการส่องสว่างของรังสี 540 THz | 683 lm/W |
หน่วยเอสไอ
[แก้]ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ ประกอบไปด้วยชุดของหน่วยวัดเอสไอ และชุดของคำนำหน้าเอสไอ หน่วยวัดเอสไอเองแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ หน่วยฐานเอสไอและหน่วยอนุพัทธ์เอสไอ
หน่วยฐาน
[แก้]หน่วย | มิติ | ชื่อปริมาณ | ||
---|---|---|---|---|
วินาที | s | T | เวลา | t |
เมตร | m | L | ความยาว | l, x, r ฯลฯ |
กิโลกรัม | kg | M | มวล | m |
แอมแปร์ | A | I | กระแสไฟฟ้า | I, i |
เคลวิน | K | Θ | อุณหภูมิอุณหพลวัติ | T |
แคนเดลา | cd | J | ความเข้มของการส่องสว่าง | Iv |
โมล | mol | N | ปริมาณของสาร | n |
หน่วยอนุพัทธ์
[แก้]เราสามารถสร้างหน่วยอนุพัทธ์เอสไอได้ไม่จำกัดจากการนำหน่วยฐานเอสไอทั้งเจ็ดมาคูณหรือหารกัน ตัวอย่างเช่นหน่วยอนุพัทธ์ของเอสไอเกี่ยวกับความเร็วคือเมตรต่อวินาที (m/s) หน่วยอนุพัทธ์บางหน่วยอาจมีชื่อเฉพาะเนื่องจากมีการใช้บ่อย ๆ เช่นโอห์ม หน่วยของความต้านทานซึ่งมีสัญลักษณ์ Ω สามารถนิยามได้จาก Ω = m2·kg·s−3·A−2 อันมีผลมาจากนิยามเกี่ยวกับความต้านทานไฟฟ้าโดยตรง
มีหน่วยพิเศษสองหน่วยคือเรเดียนและสเตอเรเดียน ที่เดิมถูกกำหนดให้เป็นหน่วยเสริม (supplement unit) ของระบบเอสไอ แต่ภายหลังได้รับการยกเลิกและจัดเป็นหน่วยอนุพัทธ์ประเภทหนึ่งที่ไร้มิติ (dimensionless) กล่าวคือไม่มีหน่วยแทน
ชื่อหน่วย | สัญลักษณ์ | ปริมาณ | การแสดงออกในรูปหน่วยฐาน |
---|---|---|---|
องศาเซลเซียส | °C | อุณหภูมิอุณหพลวัต | K − 273.15 |
คาทัล | kat | อำนาจการเร่งปฏิกิริยา | mol/s = s−1·mol |
นิวตัน | N | แรง | kg m s −2 |
สเตอเรเดียน | sr | มุมตัน | m2·m−2 (ไม่มีไดเมนชัน) |
เรเดียน | rad | มุม | m·m−1 (ไม่มีไดเมนชัน) |
ลูเมน | lm | ฟลักซ์ส่องสว่าง | cd sr = cd |
เวเบอร์ | Wb | ฟลักซ์แม่เหล็ก | kg m2 s−2 A−1 |
จูล | J | พลังงาน | N m = kg m2 s−2 |
คูลอมบ์ | C | ประจุไฟฟ้า | A s |
เฮนรี | H | ความเหนี่ยวนำไฟฟ้า | Ω s = kg m2 A−2 s−2 |
เทสลา | T | ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก | Wb/m2 = kg s−2 A−1 |
ลักซ์ | lx | ความสว่าง | cd sr m−2 |
ซีเมนส์ | S | ความนำ | Ω−1 = kg−1 m−2 A2 s3 |
เฮิรตซ์ | Hz | ความถี่ | s−1 |
โอห์ม | Ω | ความต้านทานไฟฟ้า | V/A = kg m2 A−2 s−3 |
โวลต์ | V | ความต่างศักย์ | J/C = kg m2 A−1 s−3 |
ปาสคาล | Pa | ความดัน | N/m2 = kg m −1 s−2 |
ฟารัด | F | ความจุไฟฟ้า | Ω−1 s = A2 s4 kg−1 m−2 |
เกรย์ | Gy | ขนาดกำหนดของการดูดกลืนรังสี | J/kg = m2 s−2 |
ซีเวิร์ต | Sv | ขนาดกำหนดของกัมมันตภาพรังสี | J/kg = m2 s−2 |
วัตต์ | W | กำลัง | J/s = kg m2 s−3 |
เบ็กแรล | Bq | กันมันตภาพรังสี | s−1 |
คำอุปสรรค
[แก้]คำนำหน้าหน่วยเอสไอ (คำอุปสรรค) เป็นคำที่ใช้เติมข้างหน้าหน่วยเอสไอเพื่อสร้างพหุคูณของหน่วยเอสไอเดิม พหุคูณของหน่วยเอสไอจะเป็นสิบยกกำลังด้วยจำนวนเต็มเท่าต่าง ๆ และนอกเหนือจากสิบเท่า ร้อยเท่า ส่วนสิบเท่า และส่วนร้อยเท่าแล้วจะเป็นพหุคูณของพันเท่าและส่วนพันเท่าทั้งหมด
ค.ศ. ที่เริ่มใช้ (พ.ศ.) | 1795 (2338) | 1873 (2416) | 1960 (2503) | 1975 (2518) | 1991 (2534) | 2022 (2565) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ชื่อ | เดคา | เฮกโต | กิโล[5] | เมกะ[5] | จิกะ[5] กิกะ[5] |
เทระ[5] | เพนตะ | เอกซะ | เซตตะ | ยอตตะ | รอนนะ | เควตตะ |
สัญลักษณ์ | da | h | k | M | G | T | P | E | Z | Y | R | Q |
ตัวประกอบ | 101 | 102 | 103 | 106 | 109 | 1012 | 1015 | 1018 | 1021 | 1024 | 1027 | 1030 |
ชื่อ | เดซิ | เซนติ | มิลลิ | ไมโคร | นาโน | พิโค | เฟมโต | อัตโต | เซปโต | ยอกโต | รอนโต | เควกโต |
สัญลักษณ์ | d | c | m | μ | n | p | f | a | z | y | r | q |
ตัวประกอบ | 10−1 | 10−2 | 10−3 | 10−6 | 10−9 | 10−12 | 10−15 | 10−18 | 10−21 | 10−24 | 10-27 | 10-30 |
หน่วยที่ยอมรับให้ใช้
[แก้]นอกเหนือจากหน่วยเอสไอแล้ว ยังมีชุดของหน่วยที่ไม่ได้เป็นหน่วยเอสไอ แต่ยอมรับให้ใช้ในระบบเอสไอได้ ซึ่งมักจะเป็นหน่วยที่ใช้เป็นประจำแต่ไม่ได้จัดอยู่ในหน่วยเอสไอ เช่น หน่วยลิตร เป็นต้น
ชื่อ | สัญลักษณ์ | ปริมาณ | หน่วยเอสไอเทียบเท่า |
---|---|---|---|
นาที | min | เวลา | 1 min = 60 s |
ชั่วโมง | h | 1 h = 60 min = 3600 s | |
วัน | d | 1 d = 24 h = 1440 min = 86400 s | |
หน่วยดาราศาสตร์ | au[6][7][8] | ความยาว | 1 au = 149597870700 m |
องศา | ° | มุม | 1° = π180 rad |
ลิปดา | ′ | 1′ = 160° = π10800 rad | |
พิลิปดา | ″ | 1″ = 160′ = 13600° = π648000 rad | |
เฮกตาร์ | ha | พื้นที่ | 1 ha = 100 a = 10000 m2= 1 hm2 |
ลิตร | l, L | ปริมาตร | 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 = 0.001 m3 |
ตัน | t | มวล | 1 t = 103 kg = 1 Mg |
ดอลตัน | Da | 1 Da = 1.66053906660(50)×10−27 kg | |
อิเล็กตรอนโวลต์ | eV | พลังงาน | 1 eV = 1.602176634×10−19 J |
หน่วยวัดเชิงลอการิทึม | |||
เนเปอร์ | Np | อัตราส่วนปริมาณสนาม | LF = ln(F/F0) Np |
อัตราส่วนกำลัง | LP = 12ln(P/P0) Np | ||
เบล, เดซิเบล | B, dB | อัตราส่วนปริมาณสนาม | LF = 2 log10(F/F0) B |
อัตราส่วนกำลัง | LP = log10(P/P0) B |
การเขียนสัญลักษณ์ของปริมาณทางเอสไอ
[แก้]- ปริมาณจะถูกเขียนตัวเลขและตามด้วยเว้นวรรคหนึ่งครั้ง (ซึ่งถือว่าแทนการคูณ) แล้วตามด้วยสัญลักษณ์ของหน่วยนั้น เช่น "2.21 kg", "7.3×102 m2", "22 K" ซึ่งรวมถึงหน่วยเปอร์เซ็นต์ (%) ข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้ได้แก่สัญลักษณ์ที่เป็นองศา ลิปดา และฟิลิปดา (°, ′ และ ″) ซึ่งจะเขียนติดกันไปโดยไม่ต้องเว้นวรรค [9][10]
- หน่วยอนุพัทธ์ที่คูณกันจะเชื่อมกันด้วยจุดกลาง (·) หรือเว้นวรรคโดยไม่แยกบรรทัดเช่น "N·m" หรือ "N m"
- หน่วยอนุพัทธ์ที่หารกันจะเชื่อมกันด้วยเครื่องหมายทับ (⁄) หรือยกกำลังด้วยเลขติดลบ เช่นเมตรต่อวินาที สามารถเขียนในรูปแบบ "m⁄s", "m s−1", "m·s−1" หรือ โดยให้ใช้เครื่องหมายทับได้เพียงครั้งเดียวเช่น "kg⁄ (m·s2) " หรือ "kg·m−1·s−2" ก็ได้แต่ห้ามใช้ "kg⁄m⁄s2" ในคีย์บอร์ดคอมพิวเตอร์จะมีเครื่องหมาย / ซึ่งตรงกับรหัสยูนิโคด
U 002F
แต่ไม่ใช่เครื่องหมายทับที่ใช้กับหน่วยเอสไอซึ่งตรงกับรหัสยูนิโคดU 2044
. - สัญลักษณ์หน่วยจะถือความหมายเชิงคณิตศาสตร์ ไม่ใช่ตัวย่อ จึงไม่ลงท้ายด้วยจุดมหัพภาค (.)
- สัญลักษณ์เขียนด้วยตัวอักษรภาษาโรมันตัวตรงเช่น m หรือ s เพื่อให้แตกต่างจากตัวแปรซึ่งมักจะใช้ตัวเอียงเช่น m แทนมวลหรือ s แทนระยะกระจัดตามข้อตกลงของมาตรฐานสากล กฎข้อนี้ขึ้นอยู่กับแบบอักษรที่ใช้ในข้อความข้างเคียง[11]
- สัญลักษณ์ของหน่วยจะถูกเขียนในรูปตัวพิมพ์เล็กเช่น "m", "s", "mol" ยกเว้นแต่สัญลักษณ์ที่ย่อมาจากชื่อบุคคล เช่นหน่วยของความดันถูกตั้งตามแบลส ปาสกาล ดังนั้นสัญลักษณ์แทนจึงเขียนด้วย "Pa" ในขณะที่หน่วยเต็มจะเขียนด้วย pascal [12]
- คำนำหน้าหน่วยให้เขียนติดกับหน่วยโดยไม่มีเครื่องหมายวรรคตอนมาคั่นเช่น "k" ใน "km", "M" ใน "MPa", "G" ใน "GHz") และห้ามใช้คำนำหน้าหน่วยซ้อนกันเช่นห้ามใช้ กิโลกิโลเฮิรตซ์ แต่ต้องใช้ จิกะเฮิรตซ์ และหากคำนำหน้าหน่วยไม่พอ ให้ใช้สัญกรณ์วิทยาศาสตร์หรือคำนำหน้าหน่วยและตัวเลขที่เหมาะสมแทนเช่น 600 นาโนเมตร หรือ 6×10−7 m
- สัญลักษณ์คำหน้าหน่วยที่ใหญ่กว่า 103 (kilo) ให้ใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ [13]
- สัญลักษณ์ของหน่วยจะไม่เป็นพหูพจน์เช่น "25 kg" ไม่ใช่ "25 kgs".[11]
- มติในการการประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศปี ค.ศ. 2003 กำหนดให้สัญลักษณ์ของแยกทศนิยมเป็นจุดมหัพภาค (.) หรือจุลภาค (, ) ก็ได้ โดยส่วนมากแล้วในประเทศที่ใช้ภาษาอังกฤษและประเทศในเอเซียส่วนใหญ่มักใช้จุดมหัพภาค (.) แต่ประเทศในยุโรปภาคพื้นทวีปหลายประเทศมักใช้จุลภาค (, )
- เราสามารถใช้การเว้นวรรคในการแยกเลขหลักพันเช่นหนึ่งล้านสามารถเขียนได้เป็น 1,000,000 เพื่อให้ต่างจากการใช้จุลภาคหรือมหัพภาคในการแยกทศนิยม และเพื่อให้แตกต่างจากประเทศที่ใช้การเว้นวรรคในการแยกคำ วรรคที่ใช้ในการแยกเลขหลักพันจะเล็กกว่าวรรคที่ใช้แยกคำเล็กน้อย (thin space)
อ้างอิง
[แก้]- ↑ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), ISBN 92-822-2213-6
- ↑ Resolution of the International Bureau of Weights and Measures establishing the International System of Units
- ↑ Official BIPM definitions
- ↑ "The name kilogram"". สืบค้นเมื่อ 25 July 2006.
- ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 "ศัพท์บัญญัติราชบัณฑิตยสถาน". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2017-07-15. สืบค้นเมื่อ 2012-02-27.
- ↑ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), p. 126, ISBN 92-822-2213-6
- ↑ ISO 80000
- ↑ The IAU Style Manual (1989): The Preparation of Astronomical Papers and Reports (PDF), p. 23
- ↑ The International System of Units (SI) (PDF) (8 ed.). International Bureau of Weights and Measures (BIPM). 2006. p. 133.
- ↑ Thompson, A.; Taylor, B. N. (July 2008). "NIST Guide to SI Units — Rules and Style Conventions". National Institute of Standards and Technology. สืบค้นเมื่อ 29 December 2009.
- ↑ 11.0 11.1 Bureau International des Poids et Mesures (2006). "The International System of Units (SI)" (PDF). 8th ed. สืบค้นเมื่อ 13 February 2008.
{{cite journal}}
: Cite journal ต้องการ|journal=
(help) Chapter 5. - ↑ Ambler Thompson and Barry N. Taylor, (2008), Guide for the Use of the International System of Units (SI) , (Special publication 811), Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology, section 6.1.2
- ↑ Ambler Thompson and Barry N. Taylor, (2008), Guide for the Use of the International System of Units (SI) , (Special publication 811), Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology, section 4.3.