SI-mittayksiköt Suomessa

Artikkelit
VTT
Decorative image

SI-järjestelmä koki suurimman muutoksensa sen käyttöönoton jälkeen, kun SI-järjestelmän perusyksiköt sidottiin luonnonvakioihin, joiden tarkat lukuarvot kiinnitetään. Tämän uudistuksen myötä järjestelmästä tuli yksinkertaisempi ja perustavanlaatuisempi sekä lopultakin päästiin eroon viimeisestä fyysiseen kappaleeseen – kilogramman prototyyppiin – perustuvasta määritelmästä. Muodollinen päätös uudistuksesta tehtiin Yleisen paino- ja mittakonferenssin (CGPM) kokouksessa Versaillesissa 16.11.2018 ja uusi SI otettiin käyttöön Maailman metrologiapäivänä 20.5.2019. Tämä artikkelisarja tarjoaa tietoa eri mittayksiköistä ja niiden toteutuksesta Suomessa.

SI-järjestelmän perussuureet ja perusyksiköt

Kansainvälisen suurejärjestelmän lähtökohdaksi on sovittu seitsemän perussuuretta, joiden katsotaan olevan toisistaan riippumattomia muut suureet ovat johdannaissuureita. SI-mittayksikköjärjestelmässä on seitsemän perusyksikköä, jotka ovat perussuureiden yksiköt. Kaikki muut yksiköt, eli johdannaisyksiköt, voidaan muodostaa perusyksiköiden avulla. Perusyksiköille on vahvistettu joukko SI-etuliitteitä, jotka lisätään mittayksikön nimen eteen, kun siitä muodostetaan jokin sen monikertaa tai murto-osaa tarkoittava kerrannaisyksikkö.

  SI perusyksikkö
Perussuure Nimi Tunnus
pituus metri m
massa kilogramma kg
aika sekunti s
sähkövirta ampeeri A
termodynaaminen lämpötila kelvin K
ainemäärä mooli mol
valovoima kandela cd

Perusyksiköiden määritelmät

Yksikkö Määritelmä
Sekunti Sekunti, jonka tunnus on s, on ajan SI-yksikkö. Määritelmän perustana on cesium 133 -atomin häiritsemättömän perustilan ylihienorakennesiirtymän taajuuden ∆νCs kiinteä lukuarvo
9 192 631 770, kun yksikkönä on Hz eli s−1.
Metri ​Metri, jonka tunnus on m, on pituuden SI-yksikkö. Määritelmän perustana on tyhjiössä etenevan valon nopeuden c kiinteä lukuarvo 299 792 458, kun yksikkönä on m s−1 ja kun sekunnin määritelmän perustana on ΔvCs.
Kilogramma Kilogramma, jonka tunnus on kg, on massan SI-yksikkö. Määritelmän perustana on Planckin vakion h kiinteä lukuarvo 6,626 070 15 × 10−34, kun yksikkönä on J s eli kg m2 s−1 ja kun metrin ja sekunnin määritelmien perustana ovat c ja ΔvCs.
Ampeeri ​Ampeeri, jonka tunnus on A, on sähkövirran SI-yksikkö. Määritelmän perustana on alkeisvarauksen e kiinteä lukuarvo 1,602 176 634 × 10−19, kun yksikkönä on A s eli C ja kun sekunnin määritelmän perustana on ΔvCs.
Kelvin Kelvin, jonka tunnus on K, on termodynaamisen lämpötilan SI-yksikkö. Määritelmän perustana on Boltzmannin vakion k kiinteä lukuarvo 1,380 649 × 10−23, kun yksikkönä on J K−1 eli
kg m2 s−2 K−1 ja kun kilogramman, metrin ja sekunnin määritelmien perustana ovat h, c ja ΔvCs.
Mooli

Mooli, jonka tunnus on mol, on ainemäärän SI-yksikkö. Yksi mooli sisältää täsmälleen 6,022 140 76 × 1023 perusosasta. Tämä luku on Avogadron vakion NA kiinteä lukuarvo, jonka yksikkö on mol−1, ja sitä kutsutaan nimellä Avogadron luku.

Systeemin ainemäärä, jonka tunnus on n, on määriteltyjen perusosasten lukumäärä. Perusosanen voi olla atomi, molekyyli, ioni, elektroni, muu hiukkanen tai hiukkasten määritelty ryhmä.

Kandela ​Kandela, jonka tunnus on cd, on valovoiman SI-yksikkö tiettyyn suuntaan. Määritelmän perustana on taajuudeltaan 540 × 1012 Hz olevan yksivärisen säteilyn valotehokkuuden Kcd kiinteä lukuarvo 683, kun yksikkönä on lm W−1 eli cd sr W−1 eli cd sr kg−1 m−2 s3 ja kun kilogramman, metrin ja sekunnin määritelmien perustana ovat h, c ja ΔvCs

SI-järjestelmän johdannaisyksiköt muodostetaan perusyksiköiden algebrallisina lausekkeina, jotka vastaavat perussuureiden avulla ilmaistuja johdannaissuureiden lausekkeita. Esimerkiksi tiheyden (massatiheys) johdannaisyksikkö on kg/m3. Joukolle johdannaisyksiköitä on annettu erityisnimet ja niitä vastaavat tunnukset; esim. voiman yksikön nimi on newton, N (kg·m·s–2).

Johdannaisyksiköt, joilla on oma nimi​.

Suure Nimi Tunnus Perusyksiköiden avulla lausuttuna
(taso)kulma radiaani rad m/m tai 1
avaruuskulma steradiaani sr m2/m2 tai 1
taajuus hertsi Hz s−1
voima newton N m kg s−2
paine, jännitys pascal Pa m−1 kg s−2  tai N/m2
energia, työ, lämpömäärä joule J m2 kg s−2 tai N m
teho, säteilyvirta watti W m2 kg s3 tai VA tai J/s
sähkövaraus coulombi C As
jännite, sähkömotorinen voima sähköpotentiaali, potentiaaliero voltti V m2 kg s3 A−1 tai W/A tai J/C
kapasitanssi faradi F m−2 kg−1 s4 A2 tai C/V
resistanssi ohmi Ω m2 kg s−3A−2 tai V/A
konduktanssi / (sähkönjohtavuus) siemens S m2 kg−1 s3 A2tai A/V
magneettivuo weber Wb m2 ​kg s−2A−1 tai Vs
magneettivuon tiheys tesla T kg s−2A−1 tai Wb/m2
induktanssi henry H m2 kg s−2 A−2 tai Wb/A
celsiuslämpötila celsiusaste °C K
valovirta luumen lm cd tai cd sr
valaistusvoimakkuus luksi lx m−2 cd tai lm/m2
(radio)aktiivisuus becquerel Bq s−1
absorboitunut annos gray Gy m2 s−2 tai J kg−1
annosekvivalentti sievert Sv m2 s−2 tai J kg−1
katalyyttinen aktiivisuus katal kat s−1 mol

SI-etuliite merkitsee yksikön kertomista tietyllä kymmenen potenssilla. Etuliitteellisiä yksiköitä kutsutaan kerrannais- tai alikerrannaisyksiköiksi sen mukaan, onko potenssin eksponentti positiivinen vai negatiivinen. Yksi newton on esimerkiksi solujen tasolla hyvin suuri voima. Tällöin on mielekkäämpää puhua esimerkiksi pikonewtoneista pN (1 pN = 10–12 N).

SI-etuliitteet

Kerroin Nimi Tunnus Kerroin Nimi Tunnus
101 deka da 10–1 desi d
102 hehto h 10–2 sentti c
103 kilo k 10–3 milli m
106 mega M 10–6 mikro µ
109 giga G 10–9 nano n
1012 tera T 10–12 piko p
1015 peta P 10–15 femto f
1018 eksa E 10–18 atto a
1021 zetta Z 10–21 zepto z
1024 jotta Y 10–24 jokto y

Lisätietoja

Jäljitettävyys

Millaista elämämme olisi jos mittaustuloksiin ei voisi luottaa, jos esimerkiksi metrin mitta ei aina olisi samanpituinen, jos kilogramma vaihtelisi, jos mitattu lämpötila olisi vähän mitä sattuu, jos kukaan ei tietäisi oikeaa aikaa?

Tieto on päätösten ja johtopäätösten perusta, ja ilman tarkkoja mittauksia ei objektiivista, havaintoihin ja kokeisiin perustuvaa tietoa voi saada.

Jos mitattava kohde ei muutu, on eri aikana eri laitteilla tehtyjen mittaustulosten oltava yhtäpitäviä mittalaitteiden mittaustarkkuuksien rajoissa. Mittauksen toistettavuus on metrologian kulmakivi, joka toteutetaan jäljitettävyyden avulla. Jäljitettävyyden perustana ovat mittalaitteiden kalibroinnit, joissa verrataan mittalaitteen antamaa lukemaa mittanormaalin ilmoittamaan arvoon. Mittanormaalilla ymmärretään mittalaitetta jota käytetään referenssinä ja jolla on ilmoitettu suuren arvo ja siihen liittyvä mittausepävarmuus. Kalibroinnissa saadaan siis tietoa siitä kuinka paljon tietty mittalaite näyttää väärin. Jäljitettävyydellä ymmärretään sellaista SI-yksikköön ulottuvaa katkeamatonta kalibrointiketjua, jossa

  • kaikista ketjun osista on kalibrointitodistus
  • mittausmenetelmä on dokumentoitu
  • mittaustulokset on kirjattu ja säilytetty
  • kalibroinnit ovat ajan tasalla
  • laitteet ovat yksilöitävissä
  • mittausepävarmuus on tiedossa ja ilmoitettu
  • kalibroinnit tehneet laboratoriot ovat osoittaneet pätevyytensä
Jaa