Jednostki miary

Definicja jednostki miary
Jednostką miary nazywamy podstawową miarę danej wielkości, czyli wzorzec służący do określenia innych miar danej wielkości.
Jednostkę miary możemy podzielić na trzy rodzaje jednostek: jednostkę podstawową, jednostkę pochodną i jednostkę wtórną.
Jednostkami podstawowymi nazywamy jednostki, które są w układzie SI. Otrzymanie jednostki podstawowej z drugiej jednostki podstawowej nie jest możliwe do otrzymania za pomocą wzoru, np. metr, sekunda.
Jednostkami pochodnymi nazywamy jednostki, które są związane i pochodzą od jednostek podstawowych, ale nie są jednostkami podstawowymi, np. metr kwadratowy, .
Jednostkami wtórnymi nazywamy wielokrotne oraz ułamkowe jednostki tej samej wielkości, co jednostka główna. Jednostki wtórne tworzymy zazwyczaj przez dodanie odpowiedniego przedrostka do jednostki podstawowej. Jednostkami wtórnymi są, np. kilometr, dekagram.

Jednostki miary a układ SI
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar SI został ustanowiony w 1960 roku na posiedzeniu Generalnej Konferencji Miar. Układ SI jest układem, który preferuje się, aby stosowano na całym świecie. Układ SI jest m. in. podstawowym językiem nauki, technologii i przemysłu.
W powyższym układzie jest mowa o 7 jednostkach miar. Podstawowe jednostki miary w układzie SI: metr, sekunda, kilogram, kelwin, amper, mol oraz kandela.

Metr
Metr nazywamy jednostkę podstawową opisującą długość. Symbolem metra jest m. Długość metra wynosi tyle, ile pokona światło w próżni w ciągu , więc im lepiej znamy prędkość jaką osiąga światło w próżni, tym lepiej znamy długość metra.
Najpopularniejsze jednostki wtórne (przelicznik z jednego metra):
1 000 000 mikrometrów [µm] = 1000 milimetrów [mm] = 100 centymetrów [cm] = 10 decymetrów [dm] = 1 metr [m] = 0,1 dekametrów [dam] = 0,01 hektometrów [hm] = 0,001 kilometrów [km] = 0,000001 megametrów [Mm]

Sekunda
Sekundę nazywamy jednostkę podstawową opisującą czas. Symbolem sekundy jest s. W trakcie 26 Generalnej Konferencji Miar ustalono definicję sekundy. Zdefiniowano ją przez przyjęcie danej wartości liczbowej w częstotliwości cezowej jest to częstotliwość nadsubtelnego przejścia w atomach cezu 133 w stanie podstawowym wynoszącym 9 192 631 770, wyrażonej w Hz, która równa się .
Najpopularniejsze jednostki wtórne (przelicznik z sekundy):
1 000 000 000 nanosekund = 1 000 000 mikrosekund = 1 000 milisekund = 1 sekunda = 0,01 hektosekundy = 0,001 kilosekundy
Podwielokrotności sekundy używane w praktyce:
1 sekunda = minuty = godziny = doby = tygodnia

Kilogram
Kilogramem nazywamy jednostkę podstawową opisującą masę. Symbolem kilograma jest kg. Ustalono, że kilogram jest równy ustalonej wartości liczbowej stałej Plancka h, która wynosi . Ta wielkość jest wyrażona w (dżul sekunda), a to się równa .
Najpopularniejsze jednostki wtórne (przelicznik z kilograma):
1 000 000 miligramów = 1000 gramów = 100 dekagramów = 10 hektogramów = 1 kilogram = 0,001 megagramów (tona)
Ciekawostka:
Podczas 1. Generalnej Konferencji Miar we wrześniu 1889 roku ustalono wzorzec kilograma. Do 20 maja 2019 roku wzorcem jednego kilograma był walec o średnicy podstawy i wysokości 39 milimetrów [mm]. Został on wykonany ze stopu platyny z irydem. Oficjalny wzorzec kilograma znajduje się w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w Sevres niedaleko Paryża. Utworzono wiele kopii kilograma. Jedna z kopii znajduje się w Polsce. Polska kupiła go w 1951 roku i ma numer 51. Główny wzorzec kilograma jest przechowywany w sejfie, a do jego otwarcia potrzeba trzech kluczy.
Od 20 maja 2019 roku oficjalnie zrezygnowano ze wzorca kilograma i ustalono, że będzie się on opierał na stałej Plancka.

Amper
Amperem nazywamy jednostkę podstawową opisującą natężenie prądu elektrycznego. Symbolem ampera jest A. W trakcie 26. Generalnej Konferencji miar ustalono, że 1 amper jest równy wartości liczbowej ładunku elementarnego e, który wynosi . Jeżeli mamy do czynienia z 1 amperem to znaczy, że w ciągu 1 sekundy przepływa 1 C ładunku. Zapisujemy to jako .
Najpopularniejsze jednostki wtórne (przelicznik z ampera):
1 000 000 mikroamperów = 1000 miliamperów = 1 amper = 0,1 dekaampera = 0,001 kiloampera

Kelwin
Kelwinem nazywamy jednostkę podstawową opisującą temperaturę. Symbolem kelwina jest K. Podczas 26. Generalnej Konferencji miar kelwinem zdefiniowano ustaloną wartość liczbową stałej Boltzmanna k, która wynosi
. W skali kelwina istnieje pojęcie „zera bezwzględnego”. Zero w skali kelwina jest teoretycznie najniższą temperaturą, jaką może uzyskać ciało. Temperatura 0 K jest równa °C. Skala kelwina jest oparta na powszechnie używanej w Polsce skali Celsjusza. Jeżeli chcemy otrzymać daną temperaturę w skali kelwina to należy dodać do liczby, która jest wyrażona w skali Celsjusza liczbę 273,15. Należy również pamiętać, że w skali kelwina nie używa się słowa „stopień” jak to jest, np. w skali Celsjusza. Popularną w szczególności w Wielkiej Brytanii jednostką opisującą temperaturę są stopnie Farenheita.

Mol
Molem (skrót od molekuły) nazywamy jednostkę podstawową opisującą ilość substancji. Symbolem mola jest mol. W jednym molu znajduje się obiektów elementarnych. Podaną liczbę nazywamy liczbą Avogadra. Obiektem elementarnym jest, np. atom, cząsteczka, elektron, jon. Jednostka mola ma zastosowanie głównie w chemii i fizyce.

Kandela
Kandelą nazywamy jednostkę podstawową opisującą światłość. Symbolem kandeli jest cd. Kandelę zdefiniowano jako wartość liczbową promieniowania monochromatycznego o częstotliwości Hz. Kandelę wprowadzono w 1948 roku. Przed tym rokiem podstawową jednostką opisującą światłość była świeca.

Przykładowe jednostki miar stosowane w dawnych czasach
Dawniej stosowano jednostki miar, które były o wiele mniej dokładne niż te we współczesnym świecie. W wielu państwach jednostka o tej samej nazwie mogła mieć różne miary, co mogło doprowadzać do pomyłek. Poniższe przykładowe jednostki dotyczą długości oraz masy.
Łokieć
Łokciem nazywano średnią długość ręki człowieka od stawu łokciowego do końca środkowego palca. Jeden łokieć był równy dwóm stopom lub 24 calom. Łokieć nie miał równej miary w różnych regionach świata. Przykładowo łokieć czeski miał miarę 59,3 cm, a łokieć austriacki 77,8 cm.

Stopa
Stopa podobnie jak łokieć nawiązywała do przeciętnej długości stopy człowieka. Długość jednej stopy różnił się od okresu i kraju. Najpopularniejsza stopa, czyli stopa angielska miała długość 30,48 cm.

Cal
Calem pierwotnie odpowiadał potrójnej długości średniego ziarna jęczmienia. Długość cala zależała od państwa. Najpopularniejszy cal – cal angielski miał długość ok. 2,54 cm.

Funt
Funt był najpopularniejszą jednostką masy stosowaną w większości krajów świata. Masa jednego funta nie była równa na całym świecie. Zdecydowanie najpopularniejszą odmianą funta był funt brytyjski. Masa jednego funta wahała się od 0,4 kg do 0,5 kg.