[go: up one dir, main page]
ข้ามไปเนื้อหา

ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ

แก้ไขลิงก์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
"SI" เปลี่ยนทางมาที่นี่ สำหรับความหมายอื่น ดูที่ SI (แก้ความกำกวม)
หน่วยฐาน IS
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
มีเพียงสามประเทศที่ยังไม่ใช้หน่วยเอสไอเป็นมาตรฐานของหน่วยวัด ได้แก่ ไลบีเรีย, พม่า และสหรัฐ

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

ปีที่แต่ละประเทศเปลี่ยนมาใช้ระบบเมตริก

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

ค่าคงตัวนิยามเอสไอ
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]
บทความหลัก: หน่วยฐานเอสไอ
หน่วยฐานเอสไอ
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]
บทความหลัก: หน่วยอนุพัทธ์เอสไอ

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

คำนำหน้าหน่วยเอสไอ
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]
บทความหลัก: หน่วยที่ยอมรับให้ใช้แก่ระบบเอสไอ

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° = π/180 rad
ลิปดา ′ 1′ = 1/60° = π/10800 rad
พิลิปดา ″ 1″ = 1/60′ = 1/3600° = π/648000 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 = 1/2ln(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 / ซึ่งตรงกับรหัสยูนิโคดU+002F แต่ไม่ใช่เครื่องหมายทับที่ใช้กับหน่วยเอสไอซึ่งตรงกับรหัสยูนิโคด U+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]
    • ข้อยกเว้นสำหรับการเขียนตัวพิมพ์เล็กในสัญลักษณ์คือลิตร "l" ดูคล้ายกับเลข "1" หรือตัวไอใหญ่ ในหลายประเทศจึงแนะนำให้ใช้ "L" ซึ่งได้รับการยอมรับการประชุมมาตรวิทยาระหว่างประเทศในปี ค.ศ. 1979 ในญี่ปุ่นและกรีซใช้ตัวเอลหวัด (ℓ) แทนลิตร แต่ไม่ได้ถูกกำหนดเป็นมาตรฐานแต่อย่างใด
  • 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]
  1. ↑ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), ISBN 92-822-2213-6
  2. ↑ Resolution of the International Bureau of Weights and Measures establishing the International System of Units
  3. ↑ Official BIPM definitions
  4. ↑ "The name kilogram"". สืบค้นเมื่อ 25 July 2006.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 "ศัพท์บัญญัติราชบัณฑิตยสถาน". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2017-07-15. สืบค้นเมื่อ 2012-02-27.
  6. ↑ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), p. 126, ISBN 92-822-2213-6
  7. ↑ ISO 80000
  8. ↑ The IAU Style Manual (1989): The Preparation of Astronomical Papers and Reports (PDF), p. 23
  9. ↑ The International System of Units (SI) (PDF) (8 ed.). International Bureau of Weights and Measures (BIPM). 2006. p. 133.
  10. ↑ 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. ↑ 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.
  12. ↑ 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
  13. ↑ 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.

แหล่งข้อมูลอื่น

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ&oldid=11890246"