Определения основных единиц системы СИ
16 ноября 2018 года 26-я Генеральная конференция по весам и мерам (CGPM) единогласно проголосовала за новые определения основных единиц СИ (Резолюция CGPM): килограмма, ампера, кельвина и моля. Единицы определяются путем задания точных численных значений для постоянной Планка (h), элементарного электрического заряда (e), постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (Nа) соответственно. Новые определения вступили в силу 20 мая 2019 года.
СЕКУНДА
Секунда, символ с (s), определяется путем установления фиксированного числового значения частоты сверхтонкого перехода основного состояния атома цезия-133 Dn Cs равным точно 9 192 631 770 Гц (или с –1 ),
Выражение для единицы секунды в терминах определяющей константы Dn Cs :
Из этого определения следует, что секунда равна продолжительности 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями невозмущенного основного состояния атома 133 Cs.
МЕТР
Метр, символ м (m), определяется путем установления фиксированного числового значения скорости света в вакууме c равным 299 792 458 мс – 1 , где секунда определяется в терминах частоты перехода атома цезия Dn Cs .
Выражение для единицы метра в терминах определяющих констант c и Dn Cs :
Из этого определения следует, что один метр - это длина пути, пройденного светом в вакууме в течение интервала времени с длительностью 1/299 792 458 секунды
КИЛОГРАММ
Килограмм, символ кг (kg), определяется путем установления фиксированного числового значения постоянной Планка h равным 6,626 070 15 x 10 –34 в размерности Дж с ( J s) , или кг м 2 с –1 , где метр и секунда определяются через константы C и DnCs .
Точное выражение для килограмма в терминах трех определяющих констант h , DnCs и c :
АМПЕР
Ампер, символ А, является единицей СИ электрического тока. Он определяется путем установления фиксированного числового значения элементарного заряда e равным 1,602 176 634 x 10 -19, в размерности А с (A s), где секунда с определена через DnCs .
Точное выражение для ампера в терминах определяющих констант e и DnCs :
Как следует из определения, один ампер является электрическим током, соответствующим потоку 1 / (1.602 176 634 x 10 –19 ) элементарных зарядов в секунду.
КЕЛЬВИН
Кельвин, символ К, является единицей термодинамической температуры. Он определяется путем установления фиксированного числового значения постоянной Больцмана k равным 1,380 649 x 10 –23 в единицах Дж К-1 (J K -1 ), что соответствует кг м 2 с –2 К -1 , где килограмм, метр и секунда определены через константы h , c и DnCs
Точное выражение для кельвина в терминах определяющих констант k , h и DnCs :
Из этого определения следует, что один кельвин равен изменению термодинамической температуры, приводящему к изменению тепловой энергии k T на 1,380 649 x 10 –23 Дж.
МОЛЬ
Моль, символ моль, является единицей количества вещества. Один моль содержит ровно 6,022 140 76 x 10 23 структурных элементов. Это число является фиксированным числовым значением постоянной Авогадро, N A , в размерности моль -1, и называется числом Авогадро.
Количество вещества, символ n , системы является мерой количества указанных структурных элементов. Элементом может быть атом, молекула, ион, электрон, любая другая частица или указанная группа частиц.
Точное выражение для моли в терминах определяющей константы N A :
Из этого определения следует вывод, что моль представляет собой количество вещества системы, которое содержит 6,022 140 76 x 10 23 определенных структурных единиц.
КАНДЕЛА
Кандела, символ cd, представляет собой единицу СИ силы света в заданном направлении. Он определяется посредством установления фиксированнового числового значения световой эффективности монохроматического излучения с частотой 540 x 10 12 Гц, K cd , равным 683 в единицах лм Вт -1 , что равно кд ср Вт -1 , или кд ср кг -1 м -2 с 3 , где килограмм, метр и секунда определяются в единицах h , c и DnCs .
Точное выражение для канделы в терминах определяющих констант K cd , h и DnCs
Из определения следует, что одна кандела это сила света в заданном направлении источника, который испускает монохроматическое излучение с частотой 540 x 10 12 Гц и имеет интенсивность излучения в этом направлении (1/683) Вт / ср.