Hệ đo lường quốc tế

Hệ thống các đơn vị đo lường thống nhất cho các đại lượng vật lý
(đổi hướng từ SI)

Hệ đo lường quốc tế (tiếng Pháp: Système International d'unités; viết tắt: SI), là 1 hệ thống đo lường thống nhất được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Nó được sử dụng trong hoạt động kinh tế, thương mại, khoa học, giáo dụccông nghệ của phần lớn các nước trên thế giới ngoại trừ Mỹ, LiberiaMyanmar. Năm 1960, SI đã được chọn làm bộ tiêu chuẩn thu gọn của hệ đo lường mét - kilôgam - giây hiện hành, hơn là của hệ thống đo lườngxentimét - gam - giây. Một số đơn vị đo lường mới được bổ sung cùng với sự giới thiệu của SI cũng như vào sau đó. SI đôi khi được tham chiếu tới như là hệ mét (đặc biệt tại Mỹ, là quốc gia vẫn chưa thông qua việc sử dụng hệ đo lường này mặc dù nó đã được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây, và tại Vương quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland, là quốc gia mà việc chuyển đổi vẫn chưa hoàn thành). Hệ đo lường quốc tế tham chiếu đến các tiêu chuẩn đặc trưng của đo lường có nguồn gốc hoặc mở rộng từ hệ mét; tuy nhiên, không phải toàn bộ các đơn vị đo lường của hệ mét được chấp nhận làm đơn vị đo lường của SI.

7 đơn vị cơ bản SI

Có 7 đơn vị cơ bản và một số đơn vị dẫn xuất, cùng với 1 bộ các tiền tố. Các đơn vị đo lường phi SI có thể chuyển đổi sang đơn vị đo lường của SI (hoặc ngược lại) phù hợp với các hệ số chuyển đổi đơn vị đo lường. Hầu hết mọi đơn vị phi SI đã được định nghĩa lại theo các đơn vị của SI.

Nguồn gốcSửa đổi

Các đơn vị đo lường của SI được quyết định chọn lựa sau hàng loạt các hội nghị quốc tế được tổ chức bởi tổ chức tiêu chuẩnVăn phòng Cân đo Quốc tế (BIPM). SI được đặt tên lần đầu tiên năm 1960 và sau đó được bổ sung năm 1971.

Nguồn gốc thực sự của SI, hay hệ mét, có thể tính từ những năm 1640. Nó được phát minh bởi các nhà khoa học Pháp và nhận được sự quảng bá lớn bởi Cuộc cách mạng Pháp năm 1789 để trở nên phổ biến hơn. Hệ mét được phát triển kể từ năm 1791 trở đi bởi hội đồng Viện Hàn lâm Khoa học Pháp được ủy nhiệm bởi Palais BourbonLouis XVI để tạo ra 1 hệ đo lường thống nhất và hợp lý.[1] Nhóm này bao gồm Antoine-Laurent Lavoisier ("cha đẻ của hóa học hiện đại") và các nhà toán học Pierre-Simon LaplaceAdrien-Marie Legendre,[2]:89 đã sử dụng các nguyên tắc đo chiều dài, thể tíchkhối lượng được đề xuất bởi giáo sĩ Anh John Wilkins năm 1668[3][4] và khái niệu sử dụng kinh tuyến gốc Trái Đất làm đơn vị độ dài định nghĩa cơ bản, ban đầu được 1 giáo sĩ Pháp Gabriel Mouton đề xuất năm 1670.[5][6] Hệ mét cố gắng lựa chọn các đơn vị đo lường không mang tính tùy ý, trong khi gắn liền với tư tưởng chính thức của cuộc cách mạng là "lý trí thuần túy"; nó là một sự cải thiện đáng kể đối với các đơn vị đo hiện hành ngày ấy do giá trị của chúng thông thường phụ thuộc theo từng khu vực.

Sự chấp nhận nhanh chóng hệ mét như là công cụ của kinh tế và các hoạt động thương mại hằng ngày chủ yếu dựa trên cơ sở sự thiếu hụt của các hệ thống đo lường theo phong tục, tập quán tại nhiều quốc gia trong việc miêu tả một cách đầy đủ một số khái niệm, hay là kết quả của những cố gắng để tiêu chuẩn hóa rất nhiều sai khác theo khu vực trong các hệ thống phong tục, tập quán. Các yếu tố quốc tế cũng ảnh hưởng đến sự chấp nhận hệ mét, vì nhiều quốc gia tăng cường các hoạt động thương mại. Về khoa học, nó cung cấp một sự tiện lợi trong việc tính toán các đại lượng lớn và nhỏ vì nó rất phù hợp với hệ đếm thập phân của chúng ta.

Sự khác biệt về văn hóa cũng có thể hiện diện trong việc sử dụng hệ mét trong cuộc sống hàng ngày theo từng khu vực. Ví dụ, bánh mì được bán ở nhiều nước có khối lượng 1 hoặc 2 kg, nhưng bạn phải mua chúng theo cơ số nhân của 100 gam tại Liên Xô cũ. Ở một số nước, dung tích của 1 chiếc cốc không chính thức là 250 ml, và giá của một số mặt hàng đôi khi được tính theo 100 g hơn là cho 1 kg.

Những người bình thường có thể không cần quan tâm đến sự cải tiến và hoàn thiện của hệ mét trong khoảng 200 năm qua, nhưng các chuyên gia vẫn phải cố gắng để hoàn thiện hệ mét để nó phù hợp hơn với những nghiên cứu khoa học (ví dụ từ CGS sang MKS tới hệ SI hay sự phát minh ra thang Kelvin). Những sự thay đổi này không ảnh hưởng tới việc sử dụng hệ mét hằng ngày. Sự hiện diện của các điều chỉnh là 1 lý do biện hộ cho việc sử dụng của các đơn vị đo lường theo tập quán thay vì hệ mét. Tuy nhiên các đơn vị đo lường theo phong tục, tập quán này ngày nay về cơ bản đã được định nghĩa lại theo các thuật ngữ của các đơn vị đo lường của SI, vì thế bất kỳ sự sai khác nào trong định nghĩa các đơn vị đo lường theo SI đều gây ra sự sai khác trong định nghĩa của các đơn vị đo lường theo tập quán.

Cơ sởSửa đổi

SI được xây dựng trên cơ sở của 7 đơn vị đo lường cơ bản của SI, đó là kilôgam, mét, giây, ampe, kelvin, molcandela. Các đơn vị này được sử dụng để định nghĩa các đơn vị đo lường suy ra khác.

SI cũng định nghĩa một số các tiền tố của SI để sử dụng cùng với đơn vị đo lường: các tiền tố này kết hợp với bất kỳ đơn vị đo lường nào để tạo ra các bội số hay ước số của nó. Ví dụ, tiền tố kilô biểu hiện là bội số hàng nghìn (ngàn), vì thế kilômét bằng 1.000 mét, kilôgam bằng 1.000 gam v.v. Cũng lưu ý rằng 1 phần triệu của kilôgam là miligam, không phải micrôkilôgam.

Kiểu viết trong SISửa đổi

  • Các ký hiệu được viết bằng chữ thường, ngoại trừ các ký hiệu lấy theo tên người. Điều đó có nghĩa là ký hiệu cho đơn vị đo áp suất của SI, lấy tên của Blaise Pascal, là Pa, trong khi đơn vị đo tự bản thân nó là pascal. Trong danh mục chính thức của SI chỉ có 1 ngoại lệ duy nhất trong quy tắc viết hoa, đó là ký hiệu của lít. Nó có thể viết là l hay L đều được chấp nhận.
  • Các ký hiệu được viết theo số ít. Ví dụ trong tiếng Anh phải viết là "25 kg" chứ không phải "25 kgs". Trong tiếng Việt, điều này không ảnh hưởng gì do không có sự khác nhau trong cách gọi theo số nhiều và số ít.
  • Các ký hiệu, dù là viết tắt nhưng không có dấu chấm (.) ở cuối.
  • Được khuyến khích sử dụng các ký hiệu theo kiểu viết Roman thường (ví dụ, m cho mét, L hay l cho lít), để có thể dễ dàng phân biệt với các ký hiệu của biến (tham số) trong toán họcvật lý (ví dụ, m cho tham số khối lượng, l cho tham số chiều dài).
  • Một dấu cách giữa số và ký hiệu: 2.21 kg, 7.3x102 m2. Có 1 ngoại lệ trong trường hợp này. Ký hiệu của góc phẳng như độ, phút và giây (°, ′ và ″) được đặt liền ngay sau giá trị số mà không có khoảng trống.
  • SI sử dụng các khoảng trống để tách các số (phần nguyên) theo từng bộ ba chữ số. Ví dụ 1 000 000 hay 342 142 (hoàn toàn không giống với việc sử dụng các dấu chấm hay phẩy trong các hệ đo lường khác, như 1.000 hay 1.000.000).
  • SI sử dụng dấu phẩy duy nhất để chia tách phần thập phân cho đến năm 1997. Số "hai mươi tư phẩy năm mươi mốt" được viết là "24,51". Năm 1997 CGPM quyết định rằng dấu chấm sẽ là dấu chia tách phần thập phân cho các văn bản mà trong đó chủ yếu là tiếng Anh ("24.51"); dấu phẩy sẽ là dấu chia tách phần thập phân cho các văn bản bằng ngôn ngữ khác.
  • Ký hiệu cho các đơn vị được suy ra từ các đơn vị đo khác bằng cách nhân chúng với nhau được kết nối với nhau với một khoảng trống hoặc một dấu chấm (·) ở giữa, ví dụ N m hay N·m.
  • Ký hiệu được tạo thành do việc chia của hai đơn vị đo được kết nối với nhau bằng dấu gạch chéo (/), hoặc được viết dưới dạng số mũ với lũy thừa âm, ví dụ "m/s", hay "m s-1" hay "m·s-1" hoặc  . Dấu gạch chéo không được sử dụng nếu như kết quả là phức hợp, ví dụ "kg·m-1·s-2", không phải là "kg/m·s²".
  • Nếu không dùng tên Việt hóa của các đơn vị nên viết mét, lít và gam thành metre, litregram – thay vì meter, litergramme.

Với một số ngoại lệ (chẳng hạn bia tươi được bán ở Anh) hệ thống có thể được sử dụng hợp pháp tại mọi quốc gia trên thế giới và rất nhiều quốc gia không cần thiết phải duy trì định nghĩa của các đơn vị đo khác. Các quốc gia khác vẫn còn công nhận các đơn vị đo phi SI (ví dụ như Mỹ hay Anh) cần phải định nghĩa các đơn vị đo lường theo thuật ngữ của các đơn vị đo của SI; ví dụ, 1 inch thông thường được định nghĩa bằng chính xác 0.0254 mét. Tuy nhiên, tại Mỹ, các khoảng cách địa lý không được định nghĩa lại do sai số tích lũy nó có thể để lại và một lý do khác là survey footsurvey inch (là 2 đơn vị đo chiều dài sử dụng trong công tác lập bản đồ) vẫn là các đơn vị đo tách biệt. (Đây không phải là vấn đề cho Anh, bởi vì Ordnance Survey (tổ chức lập bản đồ ở Anh) đã lập các bản đồ theo hệ mét từ trước Đại chiến thế giới lần thứ hai.) (Xem hệ đo lường để hiểu thêm về lịch sử phát triển của các đơn vị đo.)

Các đơn vịSửa đổi

Các đơn vị cơ bảnSửa đổi

Các đơn vị đo lường dưới đây là nền tảng cơ sở để từ đó các đơn vị khác được suy ra (dẫn xuất), chúng là hoàn toàn độc lập với nhau. Các định nghĩa dưới đây được chấp nhận rộng rãi.

Các đơn vị đo lường cơ bản:

Tên Ký hiệu Đại lượng Định nghĩa
giây s Thời gian s thoả mãn:

 

với  tần số bức xạ điện từ phát ra bởi nguyên tử xêsi-133 cô lập, khi nó chuyển đổi giữa hai trạng thái cơ bản siêu tinh tế.

mét m Chiều dài m thoả mãn:

 

với c là tốc độ ánh sáng trong chân không, s được định nghĩa như trên.

kilogram kg Khối lượng kg thoả mãn:

 

với h là hằng số Planck, m và s được định nghĩa như trên.

ampe A Cường độ dòng điện A thoả mãn:

 

với e là điện tích của 1 electron, s được định nghĩa như trên.

kelvin K Nhiệt độ K thoả mãn:

 

với  hằng số Boltzmann, kg, m, s được định nghĩa như trên

mol mol Số hạt 1 mol bằng chính xác 6,02214076 x 1023 hạt
candela cd Cường độ chiếu sáng cd thoả mãn:

 

với Kcd là hiệu suất khả kiến của bức xạ điện từ đơn sắc tại tần số &0540000000000000.000000540×1012 1/s, srsteradian, kg, M, s được định nghĩa như trên.

Các đơn vị đo dẫn xuất không thứ nguyênSửa đổi

Các đơn vị đo lường của SI được suy ra từ các đơn vị đo cơ bản và là không thứ nguyên. Các đơn vị đo dẫn xuất không thứ nguyên của SI:

Tên Ký hiệu Đại lượng đo Định nghĩa
rađian rad Góc Đơn vị đo góc là góc trương tại tâm của 1 hình tròn theo 1 cungchiều dài bằng chiều dài bán kính của đường tròn. Như vậy ta có 2π rađian trong hình tròn.
sterađian sr Góc khối Đơn vị đo góc khối là góc khối trương tại tâm của 1 hình cầu có bán kính r theo 1 phần trên bề mặt của hình cầu có diện tích r². Như vậy ta có 4π sterađian trong hình cầu.

Các đơn vị dẫn xuất với tên đặc biệtSửa đổi

Các đơn vị đo cơ bản có thể ghép với nhau để suy ra những đơn vị đo khác cho các đại lượng khác. Một số có tên theo bảng dưới đây. Các đơn vị dẫn xuất của SI với tên đặc biệt:

Tên Ký hiệu Đại lượng đo Chuyển sang đơn vị cơ bản
héc Hz Tần số s−1
niutơn N Lực kg m s −2
jun J Công N m = kg m2 s−2
oát W Công suất J/s = kg m2 s-3
pascal Pa Áp suất N/m2 = kg m−1 s−2
lumen lm Thông lượng chiếu sáng (quang thông) cd
lux lx Độ rọi cd m−2
culông C Tĩnh điện A s
vôn V Hiệu điện thế J/C = kg m2 A−1 s−3
ohm Ω Điện trở V/A = kg m2 A−2 s−3
farad F Điện dung Ω−1 s = A2 s4 kg−1 m−2
weber Wb Từ thông kg m2 s−2 A−1
tesla T Cường độ cảm ứng từ Wb/m2 = kg s−2 A−1
henry H Cường độ tự cảm Ω s = kg m2 A−2 s−2
siemens S Độ dẫn điện Ω−1 = kg−1 m−2 A² s³
becơren Bq Cường độ phóng xạ (phân rã trên đơn vị thời gian) s−1
gray Gy Lượng hấp thụ (của bức xạ ion hóa) J/kg = m2 s−2
Sievert Sv Lượng tương đương (của bức xạ ion hóa) J/kg = m² s−2
katal kat Độ hoạt hóa xúc tác mol/s = mol s−1
độ Celsius °C nhiệt độ nhiệt độ nhiệt động học K - 273,15

Các đơn vị phi SI được chấp nhận sử dụng với SISửa đổi

Các đơn vị đo lường sau không phải là đơn vị đo lường của SI nhưng được "chấp nhận để sử dụng trong hệ đo lường quốc tế."

Các đơn vị phi SI được chấp nhận sử dụng với SISửa đổi

Tên Ký hiệu Đại lượng đo Tương đương với đơn vị SI
phút min thời gian 1 min = 60 s
giờ h 1 h = 60 min = 3 600 s
ngày d 1 d = 24 h = 1 440 min = 86 400 s
độ (của cung) ° góc 1° = (π/180) rad
phút (của cung) 1′ = (1/60)° = (π / 10 800) rad
giây (của cung) 1″ = (1/60)′ = (1 / 3 600)° = (π / 648 000) rad
lít l hay L thể tích 0,001 m³
tấn t khối lượng 1 t = 10³ kg

Các đơn vị phi SI chưa được chấp nhận bởi CGPM (Hội nghị toàn thể về Cân đo)Sửa đổi

Tên Ký hiệu Đại lượng đo Tương đương với đơn vị SI
nepơ (đại lượng đo trường) Np tỷ lệ (không thứ nguyên) LF = ln(F/F0) Np
nepơ (đại lượng đo công suất) LP = ½ ln(P/P0) Np
bel, (đại lượng đo trường) B LF = 2 log10(F/F0) B
bel, (đại lượng đo công suất) LP = log10(P/P0) B

Các đơn vị kinh nghiệm phi SI được chấp nhận sử dụng trong SISửa đổi

Tên Ký hiệu Đại lượng đo Tương đương với đơn vị SI
êlectronvôn eV năng lượng 1 eV = 1.602 177 33(49) × 10−19 J
đơn vị khối lượng nguyên tử u khối lượng 1 u = 1.660 540 2(10) × 10−27 kg
đơn vị thiên văn AU chiều dài 1 AU = 1.495 978 706 91(30) × 1011 m

Các đơn vị phi SI khác hiện được chấp nhận sử dụng trong SISửa đổi

Tên Ký hiệu Đại lượng đo Tương đương với đơn vị SI
nút kn vận tốc 1 knot = 1 hải lý / giờ = (1 852 / 3 600) m/s
a a diện tích 1 a = 1dam2 = 100 m²
hecta ha 1 ha = 100 a = 10.000 m²
barn b 1 b = 10−28
ba ba áp suất 1 ba = 105 Pa
hải lý (dặm biển) hải lý chiều dài 1 hải lý = 1 852 m
ångström, ăngstrôm Å 1 Å = 0,1 nm = 10−10 m
pascal Pa 1Pa = 1 N/m²

Các tiền tố của SISửa đổi

Bài chính: Các tiền tố của SI

Các tiền tố sau đây của SI có thể được sử dụng để tạo ra các bội số hay ước số của đơn vị đo lường gốc.

10n Tiền tố Ký hiệu Tên gọi1 Tương đương²
1024 yôta Y Triệu tỷ tỷ 1 000 000 000 000 000 000 000 000
1021 zêta Z Nghìn (ngàn) tỷ tỷ 1 000 000 000 000 000 000 000
1018 êxa E Tỷ tỷ 1 000 000 000 000 000 000
1015 pêta P Triệu tỷ 1 000 000 000 000 000
1012 têra T Nghìn (ngàn) tỷ 1 000 000 000 000
109 giga G Tỷ 1 000 000 000
106 mêga M Triệu 1 000 000
103 kilô k Nghìn (ngàn) 1 000
102 héctô h Trăm 100
101 đêca da Mười 10
10−1 đêxi d Một phần mười 0,1
10−2 xenti c Một phần trăm 0,01
10−3 mili m Một phần nghìn (ngàn) 0,001
10−6 micrô µ Một phần triệu 0,000 001
10−9 nanô n Một phần tỷ 0,000 000 001
10−12 picô p Một phần nghìn (ngàn) tỷ 0,000 000 000 001
10−15 femtô f Một phần triệu tỷ 0,000 000 000 000 001
10−18 atô a Một phần tỷ tỷ 0,000 000 000 000 000 001
10−21 zeptô z Một phần nghìn (ngàn) tỷ tỷ 0,000 000 000 000 000 000 001
10−24 yóctô y Một phần triệu tỷ tỷ 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Ghi chú:

¹ Đây chỉ là một trong rất nhiều cách đếm số của người Việt.

² Cách ghi số phù hợp với cách ghi phổ biến nhất của người Việt hiện nay.

Các tiền tố SI lỗi thờiSửa đổi

Bài chính: Các tiền tố SI lỗi thời

Các tiền tố của SI dưới đây không được sử dụng nữa.

10n Tiền tố Ký hiệu Tên gọi Tương đương
104 myria ma Mười nghìn (ngàn) 10.000
10−4 myriô mo Một phần mười nghìn (ngàn) 0,000 1

Các tiền tố kép cũng đã lỗi thời như micrômicrôfara, héctôkilômét, micrômilimét, v.v.

Xem thêmSửa đổi

Chú thíchSửa đổi

  1. ^ “The name "kilogram". International Bureau for Weights and Measures. Truy cập ngày 25 tháng 7 năm 2006. 
  2. ^ Alder, Ken (2002). The Measure of all Things—The Seven-Year-Odyssey that Transformed the World. Luân Đôn: Abacus. ISBN 0-349-11507-9. 
  3. ^ Quinn, Terry (2012). From artefacts to atoms: the BIPM and the search for ultimate measurement standards. Oxford University Press. tr. xxvii. ISBN 978-0-19-530786-3. he [Wilkins] proposed essentially what became... the French decimal metric system 
  4. ^ Wilkins, John (1668). “VII”. An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language. The Royal Society. tr. 190–194. 
    “Reproduction (33 MB)” (PDF). Truy cập ngày 6 tháng 3 năm 2011. ; “Transcription (126 kB)” (PDF). Truy cập ngày 6 tháng 3 năm 2011. 
  5. ^ “Mouton, Gabriel”. Complete Dictionary of Scientific Biography. encyclopedia.com. 2008. Truy cập ngày 30 tháng 12 năm 2012. 
  6. ^ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (tháng 1 năm 2004), “Gabriel Mouton”, Dữ liệu Lịch sử Toán học MacTutor, Đại học St. Andrews 

Đọc thêmSửa đổi

Liên kết ngoàiSửa đổi

(trang Tiếng Việt)

(trang Tiếng Anh)

History
Research
Pro-metric advocacy groups
Pro-customary measures pressure groups