Només hi ha tres estats que encara no han adoptat el Sistema Internacional d'Unitats com el seu únic sistema de mesures:Libèria,Myanmar i elsEstats Units.
ElSistema Internacional d'Unitats, abreujat SI[1] (del francèsSystème international d'unités) és el sistema d'unitats més utilitzat al món, tant enciència com a la vida diària (comerç), i és l'evolució delsistema mètric decimal.
L'antic sistema mètric decimal presentava diferents grups d'unitats com el sistema mks (metre-quilogram-segon) o el sistema cgs (centímetre-gram-segon), que al seu torn també presentava variants. El SI es va desenvolupar a partir de l'antic sistema mks, i va ser adoptat a l'11aConferència General de Pesos i Mesures que es va celebrar aParís entre l'11 i el20 d'octubre del 1960.[1]
La definició actual de les unitats del SI ha estat feta a partir de setconstants físiques. A partir del valor d'aquestes constants, expressades en unitats del SI, es poden deduir totes les unitats del sistema. El fet que en siguin set és degut al fet que el SI va ser creat amb set unitats de base.[2]
Com es pot observar al mapa del costat, avui dia la utilització del SI és pràcticament universal i gairebé cap estat manté definicions oficials d'altres unitats. L'única excepció notable són elsEstats Units d'Amèrica on el seu sistema tradicional d'unitats (United States customary units) continua essent àmpliament utilitzat a la vida diària, tot i que amb definicions basades en el SI. S'està produint un avenç del SI als Estats Units en l'àmbit científic, mèdic, governamental i en molts sectors de la indústria.[3]
S'ha de fer una distinció entre la definició d'una unitat i la seva materialització. La definició de cada unitat base del SI es redacta curosament de manera que sigui única i proporcioni una base teòrica sòlida a partir de la qual es poden fer les mesures més acurades i reproduïbles. La materialització de la definició d'una unitat és el procediment pel qual la definició es pot fer servir per establir el valor i la seva incertesa associada d'una quantitat de la mateixa classe que la unitat. Una descripció de com es materialitzen a la pràctica les definicions d'algunes unitats importants es dona allloc web delBIPM.[4]
Una unitat derivada coherent del SI pot ser expressada en unitats base del SI sense altre factor numèric que l'1. número 1.[5] La unitat derivada coherent del SI per a la resistència, l'ohm, de símbol Ω, per exemple, queda definit únicament per la relació = Ω = m²·kg·s−3·A−2, que resulta de la definició de la quantitatresistència elèctrica. Tanmateix, «qualsevol mètode coherent amb les lleis de la física es podria fer servir per materialitzar qualsevol unitat del SI.»[6]
Un metre es defineix fixant el valor numèric de la velocitat de la llum en el buit,c, com 299 792 458 quan s'expressa en la unitat m/s, on el segon es defineix en funció de ΔνCs.[8]
Un quilogram es defineix fixant el valor numèric de la constant de Planck,h, com 6,626 070 15 × 10-34, quan s'expressa en la unitat J s, igual a kg m² s-1, on el metre i el segon es defineixen en funció dec i de ΔνCs.[9]
Un segon es defineix fixant el valor numèric de la freqüència del cesi, ΔνCs, la freqüència de transició hiperfina de l'estat fonamental sense pertorbar de l'àtom de cesi 133 com 9 192 631 770 quan s'expressa en la unitat Hz, que és igual a s-1.[10]
Un ampere es defineix fixant el valor numèric de la càrrega elemental,e, com 1,602 176 634 × 10-19 quan s'expressa en la unitat C, que és igual a A s, on el segon es defineix en funció de ΔνCs[11]
Un kelvin es defineix fixant el valor numèric de la constant de Boltzmann,k,com 1,380 649 × 10-23 quan s'expressa en la unitat J K-1, que és igual a kg m² s-2 K-1, on el kilogram, el metre i el segon es defineixen en funció d'h,c i ΔνCs[12]
Unacandela és la unitat del SI d'intensitat lluminosa en una direcció determinada. Es defineix fixant el valor numèric de l'eficàcia lluminosa de la radiació monocromàtica de freqüència 540 × 1012 Hz,Kcd, com 683 quan s'expressa en la unitat lm W-1, que és igual a cd sr W-1, o cd sr kg-1 m-2 s3, on el kilogram, metre i segon es defineixen en funció d'h,c i ΔνCs.[13]
Un mol és la unitat del SI de quantitat de substància d'una entitat elemental especificada, que pot ser un àtom, molècula, ió, electró, qualsevol altra partícula o un grup especificat de tals partícules. Es defineix fixant el valor numèric de la constant d'Avogadro,NA, com 6,022 140 76 × 1023 quan s'expressa en la unitat mol-1[14]
A partir de les unitats base es poden definirunitats derivades. Les unitats derivades es defineixen pel producte entre les unitats fonamentals, si aquest producte no conté cap factor numèric diferent d'1, les unitats derivades reben el nom de coherents.[15] Per exemple, unavelocitat expressada com a metres per segon seria una unitat derivada coherent, mentre que expressada en quilòmetres per segon no ho seria.
A la taula següent es mostren les que tenen un nom i un símbol especial:
S'han definit una sèrie deprefixos que es poden combinar amb qualsevol unitat per a formar unitats derivades adequades per a fer mesures en ordres de magnitud superior o inferior. El grup format pel prefix i el símbol de la unitat és inseparable. Els símbols dels múltiples s'escriuen en majúscula mentre que per als submúltiples s'utilitzen minúscules. Aquesta regla té les excepcions dels múltiples deca (da), hecto (h), i quilo (k) que se simbolitzen amb minúscules.
Per raons històriques el quilogram (kg) és l'única unitat que inclou un prefix al nom i al símbol. Els múltiples i submúltiples de la unitat de massa es formen afegint els prefixos al gram (g), quan la unitat de base és el quilogram.
Finalment, el 16 de novembre de 2018, laConferència General de Pesos i Mesures (CGPM) va aprovar el canvi de la definició de kilogram en termes de la constant de Planck. Es va aprovar que aquest canvi entraria en vigor el 20 de maig de 2019, dia mundial de la Metrologia.[19]
El nom de les unitats és unsubstantiu, fins i tot si la unitat es deriva d'unnom propi, per tant la primera lletra del nom d'una unitat és sempre unaminúscula. Escriurem:ampere,segon igrau Celsius (el nom de la unitat, grau, s'escriu amb minúscula, Celsius és un modificador que s'escriu ambmajúscula perquè és un nom propi). A més, per formar els noms de diverses unitats i submúltiples simplement s'afegeix unprefix. Finalment, en el cas delproducte d'unitats utilitzarem un guió o un espai en el nom de launitat derivada. Per tant, l'ortografia correcta de la unitat de símbol kWh seriaquilowatt-hora o quilowatt hora.[20] D'altra banda, no és permès d'afegir més d'un prefix a una unitat, tenim nanòmetre i nomil·limicròmetre.
Per als símbols que representen les unitats es té en consideració si el nom de la unitat deriva d'un nom propi, en aquest cas la primera lletra del símbol s'haurà d'escriure en majúscula.[21] A la resta dels casos s'utilitzarà una minúscula. Així tenim els símbols delkelvin (K) o delpascal (Pa) en majúscules atès que deriven deLord Kelvin iBlaise Pascal respectivament, en canvi tenim només en minúscules elsegon (s) o l'estereoradiant (sr). L'única excepció a aquesta regla afecta ellitre i va ser introduïda el1979 a la 16a CGPM, es va decidir la utilització tant de lalminúscula com laLmajúscula per evitar confusions entre lal i el nombre 1,[22] amb la indicació que en un futur només hauria de restar un dels dos símbols, però la dualitat encara és vigent.
Una altra norma indica que els símbols de les unitats han de ser escrits entipografia romana,[23] sigui quina sigui la tipografia del text on es troben. Els símbols són entitats matemàtiques i noabreviatures. S'han d'escriure «10 cm» (i no: «10cm», «10 cm.» o «10 cms»). De la mateixa manera són rebutjades les abreviacions dels noms de les unitats o dels seus símbols, és incorrecte escriure «seg» per segon (s), «cc» per centímetre cúbic (cm³) o «mps» per metre per segon. Tampoc no és permès de barrejar els símbols, que són considerats entitats matemàtiques, i els noms de les unitats, per tant sempre s'ha d'escriure «coulomb per quilogram», en cap cas seria admès «coulomb per kg».
A les unitats derivades on intervé la multiplicació o la divisió s'han de seguir les regles algebraiques aplicables.[23] Lamultiplicació s'ha de representar amb un espai en blanc () o amb unpunt volat () per tal d'evitar la confusió amb altres unitats: si escrivim podríem confondre el “metre segon” amb el “mil·lisegon”. Ladivisió es pot representar amb una línia horitzontal entre el dividend i el divisor, (“metre per segon”), amb unabarra obliqua o amb exponents negatius Quan en una expressió es combinen diferents elements que incorporen la divisió, s'ha d'anar amb cura i evitar ambigüitats utilitzant parèntesis per separar els termes que podrien induir a la confusió o exponents negatius; en cap cas no és permesa la utilització de més d'una línia obliqua a una expressió, podem escriure o també, però en cap cas ni tampoc.
Mapa que mostra la dècada d'adopció del SI. Va del blau pels estats que primer el van adoptar fins al vermell pels que ho han fet recentment.
Els fonaments del sistema mètric, el precedent de l'actual SI, van ser posats per un grup de científics, entre els que haviaAntoine Laurent Lavoisier, que havien estat comissionats perLluís XVI de França amb l'encàrrec de crear un sistema de mesures unificat i racional. La idea original fou la de crear una unitat de massa, que va rebre el nom degrave i va ser definida com la massa d'unlitre d'aigua al punt decongelació. Aquesta definició prendria la forma d'un prototip físic. Després de laRevolució Francesa el nou govern va adoptaria la idea del nou sistema mètric però al llarg del temps introduiria alguns canvis importants, com ara que la unitat de massa havia de ser elgram però, ateses les dificultats per utilitzar aquesta unitat, es va decidir que la definició prendria la forma física d'un prototip de 1000 grams, un quilogram.
El1793 laConvenció Nacional va adoptar elmetre (definit com la deu milionèsima part del meridià entre el pol Nord i l'equador) i va definir les unitats de volum i massa, creant el sistema mètric decimal. Amb aquest sistema, basat en el nombre 10, es facilitava la tasca de passar d'una unitat als seus múltiples i submúltiples atès que per fer-ho havia prou amb desplaçar la coma.
El1795 s'adopta el nom de gram i quilogram. El sistema mètric rebia llavors el nom deMkpS, les sigles de les seves unitats: metre, kilogram-pes i segon. El1799 els prototips del metre i del kilogram són dipositats als Arxius Nacionals (Archives nationales) de França i el sistema mètric és adoptat definitivament.
El sistema mètric va anar variant al llarg dels anys al mateix temps que de mica en mica es difonia arreu del món i anava desplaçant els sistemes tradicionals de mesura. Després de laSegona Guerra Mundial encara persistia la utilització de molts sistemes diferents, alguns eren variacions del sistema mètric i d'altres de tradicionals. El1948 a la 9a Conferència General de Pesos i Mesures es va decidir encarregar al Comitè Internacional de Pesos i Mesures l'estudi de les necessitats de mesura de les comunitats científica, tècnica i educativa.
Basant-se en l'estudi elaborat pel CIPM, el1954 la 10a Conferència General de Pesos i Mesures va decidir que un sistema internacional d'unitats havia de basar-se en sis unitats fonamentals. Aquelles sis unitats recomanades foren el metre, el quilogram, el segon, l'ampere, el kelvin (llavors anomenatgrau kelvin) i la candela. El1956 elCIPM va decidir adoptar el nom deSystème International d'Unités. El 1960, a l'11a CGPM es va confirmar l'adopció del nom (Sistema Internacional d'Unitats) i l'abreviatura (SI), també es van confirmar les sis unitats de base, els noms dels prefixes des de tera fins a pico i es van adoptar dues unitats auxiliars: elradiant (símbol:rad), com a unitat d'angle pla; i l'estereoradiant (símbol:sr), com a unitat d'angle sòlid.[1] Aquestes dues unitats auxiliars esdevindrien unitats derivades el1995 a la 20a CGPM. La setena unitat base del sistema, el mol, seria adoptada el1971 a la 14a CGPM.
Representar quantitats en unitats de potències de dos és comú en el camp de tecnologia de la informació, per exemple al referir-se a la quantitat de memòria d'un ordinador. Com que els prefixos del SI representen potències de 10 no s'haurien de fer servir per representar potències de 2. En mancar una alternativa era comú fer servir prefixos de SI per tots dos, per exemple 2 kB podria significar o 2000 bytes o 2048 bytes. Per alleujar l'ambigüitat, laComissió Electrotècnica Internacional (IEC) ha adoptat prefixos per amúltiples binaris per a l'ús en tecnologia de la informació.
L'ISO 31 conté recomanacions per a l'ús del Sistema Internacional d'Unitats; per a aplicacions elèctriques, a més a més, s'ha de tenir en compte laIEC 60027. A partir de 2008, s'està treballant a integrar els dos estàndards en un estàndard unificat deQuantitats i Unitats en el que les quantitats i les equacions utilitzades amb el SI s'anomenen elSistema Internacional de Quantitats (ISQ).[26]
Una discussió llegible de les unitats i estàndards actuals es troba aBrian W. Petley Unió International de Física Pura i Aplicada I.U.P.A.P.- 39 (2004).
El Sistema Internacional està pensat i destinat a abastar tots els camps on són necessàries unitats de mesura,ciència,tecnologia,enginyeria icomerç, tanmateix per raons històriques (per la seva difusió) i pràctiques (permetre la comprensió dels no especialistes) es tolera la utilització d'algunes unitats que no són del SI. La majoria d'aquestes unitats són unitats detemps i d'angles.[27]
El1971 laUnió Europea va publicar ladirectiva 71/354/EEC[29] instant els estats membres a utilitzar les unitats del Sistema Internacional, tot i que permetia la utilització d'algunes altres unitats durant un cert període limitat a la fi del1979. La directiva 80/181/EEC[30] del1979 va confirmar la utilització del SI però va estendre la permissió de la utilització d'algunes altres unitats, sempre que el seu ús fos suplementari a la unitat corresponent del SI i temporalment fins a finals del1989. Successives directives van anar endarrerint la data de prohibició de la utilització addicional de les altres unitats fins al1999 primer (89/617/EEC[31] del27 de novembre del1989), i el 2009 després (1999/103/EC[32] del24 de gener del2000). Finalment, la directiva 2009/3/EC[33] de l'11 de març del2009 permet la utilització indefinida d'indicacions suplementàries d'algunes unitats, que caducava l'1 de gener de 2010, tot i que la Directiva exigeix a la Comissió un informe sobre l'evolució del mercat abans del 31 de desembre de 2019.[34]
↑Comitè Comú per a les Guiesen Metrologia. «[https://web.archive.org/web/20160303181706/http://www.acclc.cat/continguts/ivv114.pdf VOCABULARI INTERNACIONAL DE METROLOGIA. CONCEPTES FONAMENTALS I GENERALS I TERMES ASSOCIATS]» (PDF) pàg. 13. Arxivat de l'original el 2016-03-03. [Consulta: 12 febrer 2012]. «unitat derivada coherent, f. unitat derivada que, per a un sistema de magnituds determinat i per a un conjunt escollitd'unitats de base, és un producte de potències de les unitats de base sense cap altre factorde proporcionalitat que el nombre u.»
↑23,023,1(en anglès)The International System of Units (SI) BIMP, 8a edició 2006, pàgina 130.
↑El CCDS (Comitè Consultiu per a la Definició del Segon) va ser creat el1956 i va ser reanomenat el1997 com a Comitè Consultiu per al Temps i la Freqüència (CCTF)
↑(en anglès)The International System of Units (SI) BIMP, 8a edició 2006, pàgina 123-125.
↑El símbol “l” va ser creat pelCIPM el1879, i l'alternativa de la “L” va ser adoptada a la 16aCGPM per evitar l'ambigüitat entre la unitat (nombre 1) i la “l” minúscula.
