التعريفات التاريخية للوحدات الأساسية في النظام الدولي للوحدات

📅 آخر تحديث: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

منذ إدخالها في عام 1960، تغيرت الوحدات الأساسية للنظام الدولي للوحدات ، المعروف اختصاراً بـ SI، عدة مرات. وتلخص الجداول الواردة في هذه المقالة تلك التغييرات.

معلومات أساسية عن الجداول

عندما طرح ماكسويل مفهوم النظام المتماسك لأول مرة، حدد ثلاث كميات يمكن استخدامها كوحدات أساسية: الكتلة، والطول، والزمن. ثم أدرك جيورجي الحاجة إلى وحدة أساسية كهربائية، والتي اختيرت لها وحدة التيار الكهربائي في النظام الدولي للوحدات. وأُضيفت ثلاث وحدات أساسية أخرى لاحقًا (لدرجة الحرارة، وكمية المادة، وشدة الإضاءة). [ 1 ]

عرّفت الأنظمة المترية القديمة وحدة الوزن كوحدة أساسية، بينما يُعرّف النظام الدولي للوحدات (SI) وحدة مماثلة للكتلة. في الاستخدام اليومي، يمكن استخدام هاتين الوحدتين بشكل متبادل في الغالب، ولكن في السياقات العلمية، يُعدّ الفرق بينهما جوهريًا. الكتلة، أو الكتلة العطالية تحديدًا، تُمثّل كمية المادة. وهي تربط تسارع الجسم بالقوة المؤثرة عليه عبر قانون نيوتن : ق = ك × ت : القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع. قوة مقدارها 1  نيوتن (نيوتن) تؤثر على كتلة مقدارها 1  كيلوغرام (كيلوغرام) تُسرّعها بمقدار 1  م/ث² . هذا صحيح سواء كان الجسم يطفو في الفضاء أو في مجال جاذبية، مثلاً على سطح الأرض. الوزن هو القوة التي يؤثر بها مجال الجاذبية على الجسم، وبالتالي يعتمد وزنه على قوة مجال الجاذبية. وزن  كتلة مقدارها 1 كيلوغرام (كيلوغرام) على سطح الأرض هو ك × ج : الكتلة مضروبة في تسارع الجاذبية الأرضية، والذي يبلغ 9.81  نيوتن على سطح الأرض، وحوالي 3.5  نيوتن على سطح المريخ. بما أن التسارع الناتج عن الجاذبية محلي ويختلف باختلاف الموقع والارتفاع على الأرض، فإن الوزن غير مناسب للقياسات الدقيقة لخاصية من خصائص الجسم، وهذا يجعل وحدة الوزن غير مناسبة كوحدة أساسية.

منذ عام 1960، أدخلت اللجنة العامة للأوزان والمقاييس (CGPM) عددًا من التغييرات على النظام الدولي للوحدات (SI) لتلبية احتياجات مجالات محددة، ولا سيما الكيمياء وعلم قياس الإشعاع. وتتمثل هذه التغييرات في الغالب في إضافات إلى قائمة الوحدات المشتقة المسماة، وتشمل المول ( رمزه mol) لكمية المادة، والباسكال (رمزه Pa) للضغط ، والسيمنز (رمزه S) للتوصيل الكهربائي، والبيكريل (رمزه Bq) للنشاط الإشعاعي المنسوب إلى نظير مشع ، والجراي (رمزه Gy) للإشعاع المؤين، والسيفرت (رمزه Sv) كوحدة مكافئة للجرعة الإشعاعية، والكاتال ( رمزه kat) للنشاط التحفيزي . [ 2 ] : 156، 158-159، 165 [ 3 ] : 221

تم توسيع نطاق البادئات المحددة من بيكو- (10⁻¹² ) إلى تيرا- ( 10¹² ) ليشمل كويكتو- (10⁻³⁰ ) إلى كويتا- ( 10³⁰ ). [ 2 ] : 152، 158، 164

تم استبدال تعريف المتر القياسي لعام 1960، والذي كان يُقاس بأطوال موجات انبعاث محدد لذرة الكريبتون-86، في عام 1983 بالمسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ بالضبط 1 /299792458 ثانية، بحيث أصبحت سرعة الضوء الآن ثابتًا محددًا بدقة من ثوابت الطبيعة .

أُدخلت بعض التغييرات على اصطلاحات الترميز لتخفيف الغموض المعجمي. وقد أشار تحليلٌ أُجري برعاية منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO) ، ونُشر عام 2009 من قِبل الجمعية الملكية ، إلى الفرص المتاحة لإتمام تحقيق هذا الهدف، وصولاً إلى قابلية قراءة الآلة الشاملة والخالية من أي غموض. [ 4 ]

تطور الوحدات الأساسية للنظام الدولي للوحدات [ 1 ] : 6 [ 5 ] [ 6 ]
اسم الوحدةالتعريف [ رقم 1 ]
ثانية
  • السابق ( 1675): 1 /86400 من يوم مدته 24 ساعة، كل ساعة منها 60 دقيقة، كل دقيقة منها 60ثانية . TLB
  • مؤقت (1956) : 1 /31 556 925 .9747 منالسنةالاستوائيةلعام 1900 يناير 0 في الساعة 12بتوقيت التقويم الفلكي.
  • التيار (1967): مدة9 192 631 770 دورة من الإشعاع تتوافق مع الانتقال بين مستويي فرط الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم -133 .
متر
كيلوغرام
  • بريور (1793): عُرِّف القبر بأنه كتلة (أو وزن ) لتر واحد من الماء النقي عند درجة تجمده. FG
  • مؤقت (1889): كتلة أسطوانة صغيرة قصيرة الحجم تبلغ ≈47 سنتيمتر مكعب من سبيكة البلاتين والإيريديوم محفوظة في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM)، جناح بريتوي ، فرنسا. [ أ ] وأيضًا، عمليًا، أي من النسخ الرسمية العديدة لها.
  • الحالي (2019): يُعرَّف الكيلوغرام بضبط ثابت بلانك h بدقة على6.626070 15 × 10⁻³⁴ جول ⋅ ثانية  ( حيث جول = كجم⋅م² ⋅ث⁻² ) ، مع الأخذ في الاعتبار تعريفات المتر والثانية. [ 7 ] عندئذٍ ستكون الصيغة كجم = ⁠ h /6.626 070 15 × 10 −34 ⋅م 2 ⋅ث −1 ⁠
أمبير
  • بريور (1881): عُشر وحدة التيار الكهرومغناطيسية في نظام الوحدات السنتيمترية-الجرامية-الثانية. وحدة التيار الكهرومغناطيسية في نظام الوحدات السنتيمترية-الجرامية-الثانية هي التيار المتدفق في قوس  طوله 1 سم من دائرة  نصف قطرها 1 سم، والذي يُنشئ مجالًا مغناطيسيًا مقداره أورستد واحد في المركز. [ 8 ] اللجنة الكهروتقنية الدولية
  • مؤقت (1946): التيار الثابت الذي، إذا تم الحفاظ عليه في موصلين مستقيمين متوازيين بطول لانهائي، ومقطع عرضي دائري مهمل، ووضعا  على بعد متر واحد في الفراغ، فإنه سينتج بين هذين الموصلين قوة تساوي2 × 10 −7 نيوتن لكل متر من الطول.
  • التيار (2019 ) : تدفق 1 /1.602 176 634 × 10 −19 ⁠أضعافالشحنة الأوليةeفي الثانية.
كلفن
  • بريور (1743): يتم الحصول على مقياس الدرجات المئوية  عن طريق تحديد 0 درجة مئوية لنقطة تجمد الماء و100  درجة مئوية لنقطة غليان الماء.
  • مؤقت (1954): تم تعريف النقطة الثلاثية للماء (0.01  درجة مئوية) على أنها 273.16  كلفن بالضبط. [ n 2 ]
  • السابق ( 1967): 1 / 273.16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء.
  • الحالي (2019): يتم تعريف الكلفن عن طريق تحديد القيمة العددية الثابتة لثابت بولتزمان k إلى1.380 649 × 10 −23  J ⋅ K −1 ، (J = kg⋅m 2 ⋅s −2 )، بالنظر إلى تعريف الكيلوجرام والمتر والثانية.
الخلد
  • بريور (1900): كمية قياسية ستويكيومترية تعادل كتلة عدد أفوجادرو من جزيئات المادة بالجرام. ICAW
  • مؤقت (1967): كمية المادة في النظام الذي يحتوي على عدد من الكيانات الأولية يساوي عدد الذرات الموجودة في 0.012 كيلوغرام من الكربون-12 .
  • الحالي (2019): كمية المادة بالضبط6.022 140 76 × 10 23 كيانًا أوليًا. هذا الرقم هو القيمة العددية الثابتة لثابت أفوجادرو ، N A ، عند التعبير عنه بوحدة مول −1، ويُسمى عدد أفوجادرو.
كانديلا
  • بريور (1946): قيمة الشمعة الجديدة (الاسم المبكر للكانديلا) هي بحيث يكون سطوع المشع الكامل عند درجة حرارة تصلب البلاتين 60 شمعة جديدة لكل سنتيمتر مربع.
  • التيار (1979): شدة الإضاءة، في اتجاه معين، لمصدر ينبعث منه إشعاع أحادي اللون بتردد5.4 × 10 14 هرتز ولها شدة إشعاعية في ذلك الاتجاه تبلغ 1 / 683 واط لكل ستراديان .
ملاحظة: كلا التعريفين القديم والجديد تقريبًا هو شدة الإضاءة لشمعة العنبر التي تحترق بشكل معتدل، والتي كانت تسمى في أواخر القرن التاسع عشر "قوة الشمعة" أو "شمعة".
ملحوظات
  1. ↑ يتم تقديم التعريفات المؤقتة هنا فقط عندما يكون هناك اختلاف كبير في التعريف.
  2. ↑ في عام 1954، كانت وحدة قياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية تُعرف باسم "درجة كلفن" (رمزها °K ؛ وتُكتب "كلفن" بحرف "K" كبير). أُعيد تسميتها إلى "كلفن" (رمزها "K"؛ وتُكتب "كلفن" بحرف "k" صغير) في عام 1967.

تم وضع التعريفات السابقة للوحدات الأساسية المختلفة في الجدول أعلاه من قبل المؤلفين والسلطات التالية:

جميع التعريفات الأخرى ناتجة عن قرارات إما من قبل اللجنة العامة للأوزان والمقاييس أو اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس، وهي مدرجة في كتيب النظام الدولي للمقاييس .

2005

قبل مراجعة النظام الدولي للوحدات (SI) لعام 2019 ، من عام 2005 إلى أوائل عام 2019، تم تعريف وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية على النحو التالي.

وحدات النظام الدولي للوحدات التاريخية
اسمرمزيقيسالتعريف الرسمي قبل عام 2019 (2005) [ 2 ]الأصل التاريخي  / التبريررموز الأبعاد
مترمطولالمتر هو طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ خلال فترة زمنية قدرها 1  / 299792458 من الثانية." المؤتمر العام السابع عشر للصناعات المعدنية (1983، القرار 1، CR، 97 )1  / 10,000,000 من المسافة من خط استواء الأرض إلى القطب الشمالي مقاسة على المحيط عبر باريس .ل
كيلوغرامكيلوغرامكتلة"الكيلوغرام هو وحدة قياس الكتلة؛ وهو يساوي كتلة النموذج الدولي للكيلوغرام." المؤتمر العام الثالث للأوزان والمقاييس (1901، CR، 70)كتلة لتر واحد من الماء عند درجة حرارة ذوبان الجليد. اللتر هو جزء من ألف من المتر المكعب.م
ثانيةsوقتأما الأمر الثاني فهو مدة9,192,631,770 دورة من الإشعاع الموافق للانتقال بين مستويي الطاقة الفائقة الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم 133. (المؤتمر العام الثالث عشر للأوزان والمقاييس (1967/1968، القرار 1؛ CR، 103)). " يشير هذا التعريف إلى ذرة سيزيوم في حالة سكون عند درجة حرارة 0  كلفن." (أضافه المؤتمر الدولي للأوزان والمقاييس عام 1997).ينقسم اليوم إلى 24 ساعة، وتنقسم كل ساعة إلى 60 دقيقة، وتنقسم كل دقيقة إلى 60 ثانية. الثانية الواحدة تساوي 1  /  (24  ×  60  ×  60) من اليوم .تي
أمبيرأالتيار الكهربائيالأمبير هو ذلك التيار الثابت الذي، إذا تم الحفاظ عليه في موصلين مستقيمين متوازيين بطول لانهائي، ومساحة مقطع عرضي دائري مهملة، ووضعا على بعد متر واحد في الفراغ، فإنه سينتج بين هذين الموصلين قوة تساوي2 × 10 −7 نيوتن لكل متر من الطول." المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس (1948)عُرِّف "الأمبير المطلق" الأصلي بأنه 0.1 وحدة كهرومغناطيسية . أما "الأمبير الدولي" الأصلي، فقد عُرِّف كهروكيميائيًا بأنه التيار اللازم لترسيب 1.118 ملليغرام من الفضة في الثانية الواحدة من محلول نترات الفضة . وبالمقارنة مع الأمبير في النظام الدولي للوحدات، فإن الفرق بينهما هو 0.015%.أنا
كلفنكدرجة الحرارة الديناميكية الحراريةالكلفن، وحدة قياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية، هو الكسر 1  / 273.16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء. ( المؤتمر العام الثالث عشر للأوزان والمقاييس، 1967/1968، القرار 4؛ CR، 104) "يشير هذا التعريف إلى الماء ذي التركيب النظائري المحدد بدقة بنسب كميات المواد التالية: 0.00015576 مول من الهيدروجين -2 لكل مول من الهيدروجين -1 ، و 0.0003799 مول من الأكسجين -17 لكل مول من الأكسجين -16 ، و 0.0020052 مول من الأكسجين -18 لكل مول من الأكسجين -16 . " (أضافته اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس في عام 2005)مقياس سيليزيوس : يستخدم مقياس كلفن درجة سيليزيوس لزيادة الوحدة، ولكنه مقياس ديناميكي حراري (0  كلفن هو الصفر المطلق ).Θ
الخلدمولكمية المادة1. المول هو كمية المادة في نظام ما، والتي تحتوي على عدد من الكيانات الأولية يساوي عدد الذرات في 0.012 كيلوغرام من الكربون-12؛ ورمزه 'mol'. 2. عند استخدام المول، يجب تحديد الكيانات الأولية، وقد تكون ذرات، أو جزيئات، أو أيونات، أو إلكترونات، أو جسيمات أخرى، أو مجموعات محددة من هذه الجسيمات. ( المؤتمر العام الرابع عشر للأوزان والمقاييس، 1971، القرار 3؛ CR، 78) "في هذا التعريف، يُفهم أن المقصود هو ذرات الكربون-12 غير المرتبطة، في حالة السكون وفي حالتها الأرضية." (أضافته اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس عام 1980)الوزن الذري أو الوزن الجزيئي مقسومًا على ثابت الكتلة المولية ، 1  جم/مول.شمال
كانديلاقرص مضغوطشدة الإضاءة"الشمعة هي شدة الإضاءة، في اتجاه معين، لمصدر ينبعث منه إشعاع أحادي اللون بتردد معين540 × 10 12 هرتز، وله شدة إشعاعية في ذلك الاتجاه تبلغ 1  /  683 واط لكل ستراديان . ( المؤتمر العام السادس عشر للأوزان والمقاييس، 1979، القرار 3؛ CR، 100)قوة الشمعة ، والتي تعتمد على الضوء المنبعث من شمعة مشتعلة ذات خصائص قياسية.ج
اسمرمزيقيسالتعريف الرسمي قبل عام 2019 (2005) [ 2 ]الأصل التاريخي  / التبريررموز الأبعاد

ملحوظات

  1. ↑ يُعرف باسم النموذج الأولي الدولي للكيلوجرام.

مراجع

  1. 1 2 ديفيد ب. نيويل؛ إيتي تيسينغا، محرران. (2019). النظام الدولي للوحدات (SI) (ملف PDF) (منشور خاص رقم 330 الصادر عن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا،  طبعة 2019). غايثرسبيرغ، ماريلاند: المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تاريخ الاسترجاع: 30 نوفمبر 2019 .
  2. 1 2 3 4 المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (2006)، النظام الدولي للوحدات (SI) (ملف PDF) (الطبعة الثامنة )، رقم ISBN  92-822-2213-6تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 4 يونيو 2021 ، وتم استرجاعه بتاريخ 16 ديسمبر 2021.
  3. ↑ ماكغريفي، توماس (1997). كانينغهام، بيتر (محرر). أساس القياس: المجلد 2 - النظام المتري والممارسة الحالية . دار نشر بيتكون (تشيبينهام) المحدودة. الصفحات 222-224 . ISBN  978-0-948251-84-9.
  4. ↑ فوستر، ماركوس ب. (2009)، "إزالة الغموض عن تدوين SI من شأنه أن يضمن تحليله الصحيح"، وقائع الجمعية الملكية أ ، 465 (2104): 1227-1229 ، Bibcode : 2009RSPSA.465.1227F ، doi : 10.1098/rspa.2008.0343 ، S2CID 62597962 . 
  5. ↑ الكميات والوحدات والرموز في الكيمياء الفيزيائية ، الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC)
  6. ↑ بيج، تشيستر هـ.؛ فيغورو، بول، محرران. (20 مايو 1975). المكتب الدولي للأوزان والمقاييس 1875-1975: منشور خاص رقم 420 صادر عن المكتب الوطني للمعايير . واشنطن العاصمة : المكتب الوطني للمعايير . الصفحات 238-244 . 
  7. ↑ ماتيريز، روبن (16 نوفمبر 2018). "تصويت تاريخي يربط الكيلوغرام ووحدات أخرى بالثوابت الطبيعية" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 نوفمبر 2018 .
  8. ↑ ماكنزي، إيه إي إي (1961). المغناطيسية والكهرباء . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 322.