Kansainvälinen yksikköjärjestelmä

Kansainvälinen yksikköjärjestelmä eli SI-järjestelmä (Système International d'Unités) on maailman yleisin mittayksikköjärjestelmä. SI-järjestelmästä päätetään kansainvälisen mitta- ja painotoimiston (Bureau International des Poids et Mesures) järjestämissä konferensseissa. SI-järjestelmä perustettiin 1960 ja viimeisin lisäys siihen on tehty 1971. SI-järjestelmän mittayksiköitä voi käyttää maailmanlaajuisesti, ja useissa maissa lainsäädäntö määrää niiden käytön. Eräät maat, etupäässä Yhdysvallat ja Iso-Britannia, käyttävät edelleen järjestelmän ulkopuolisia mittayksiköitä, mutta nämäkin yksiköt on määritelty SI-yksiköiden avulla.

Yksikköjärjestelmien historia

Metrisen SI-yksikköjärjestelmän juuret ovat jo 1700-luvun lopussa, jolloin alettiin määritellä metriä ja rakennettiin sille vertailukappale. Kilogramman massalle tehtiin myös vertailukappaleita jo 1700-luvun lopulla Ranskassa. Muutoinkin huomiota kiinnitettiin aikaisempina aikoina enemmän yksittäisiin yksiköihin, kuin fysiikan perusteena tarvittavaan yksikköjärjestelmään. Tämä on ymmärrettävää, koska metriä ja kilogrammaa tarvittiin lähinnä kaupankäynnin ja erilaisen rakentamisen mittausten välineenä.

SI-yksikköjärjestelmän taustalla ovat cgs-järjestelmä, MKS-järjestelmä ja MKSA-järjestelmä (tunnettu myös nimellä Giorgi System). Cgs-järjestelmää (lyhenne toisinaan C.G.S.) on käytetty 1800-luvun loppupuolelta 1900-luvun alkuun. Lyhenne cgs tulee järjestelmän perusyksiköistä senttimetri (centimeter), gramma (gram) ja sekunti (second). 1900-luvulla käyttöön tuli MKS-järjestelmän mukaisia yksiköitä (metri, kilogramma ja sekunti). Tästä järjestelmästä on kehitetty myös versio MKSA (metri, kilogramma, sekunti ja ampeeri).

SI-järjestelmän perusyksiköt

SI-järjestelmä koostuu seitsemästä perusyksiköstä suureille pituus, massa, sähkövirta, aika, lämpötila, ainemäärä ja valovoima. Muut paitsi kilogramma on määritelty pohjautuen luonnonilmiöihin ja -vakioihin. Kilogramma pohjautuu prototyyppikappaleeseen. Perusyksiköt ovat:

**SI-järjestelmän perusyksiköt**
Mitattava suure	Suureen tunnus	Yksikön nimi	Yksikön tunnus
pituus ja etäisyys	s	metri	m
Metri on sellaisen matkan pituus, jonka valo kulkee tyhjiössä aikavälissä 1/299 792 458 sekuntia. (1983, 17. CGPM)
massa	m	kilogramma	kg
Kilogramma on yhtä suuri kuin kansainvälisen kilogramman prototyypin massa. (1889 ja 1901, 1. ja 3. CGPM) 1 litra vettä painaa kilogramman 4°C lämpötilassa.
aika	t	sekunti	s
Sekunti on 9 192 631 770 kertaa sellaisen säteilyn jaksonaika, joka vastaa cesium 133-atomin siirtymää perustilan ylihienorakenteen kahden energiatason välillä. (1967, 13. CGPM)
sähkövirta	I	ampeeri	A
Ampeeri on sellainen ajallisesti muuttumaton sähkövirta, joka kulkiessaan kahdessa suorassa yhdensuuntaisessa, äärettömän pitkässä ja ohuessa johtimessa, joiden poikkileikkaus on ympyrä ja jotka ovat 1 metrin etäisyydellä toisistaan tyhjiössä, aikaansaa johtimien välille 2·10^-7 newtonin voiman johtimen metriä kohti. (1948, 9. CGPM)
termodynaaminen lämpötila	T	kelvin	K
Kelvin on 1/273,16 veden kolmoispisteen termodynaamisesta lämpötilasta. (1967, 13. CGPM)
ainemäärä	n	mooli	mol
Mooli on sellaisen systeemin ainemäärä, joka sisältää yhtä monta keskenään samanlaista perusosasta kuin 0,012 kilogrammassa hiili 12:ta on atomeja. Perusosaset voivat olla atomeja, molekyylejä, ioneja, elektroneja, muita hiukkasia tai sellaisten hiukkasten määriteltyjä ryhmiä. (1971, 14. CGPM)
valovoima	I	kandela	cd
Kandela on sellaisen säteilijän valovoima, joka lähettää tiettyyn suuntaan monokromaattista 540·10¹² hertsin taajuista säteilyä ja jonka säteilyintensiteetti tähän suuntaan on 1/683 wattia steradiaania kohti. (1979, 16. CGPM)

CGPM on yleinen paino- ja mittakonferenssi (Conférence Générale des Poids et Mesures)

Johdannaisyksiköitä joilla on erityinen nimi

Useille yleisesti käytetyille yksiköille on annettu omia nimiä niiden käytön helpottamiseksi, vaikka ne ovatkin määriteltävissä perusyksiköiden suhteina:

**SI-järjestelmän nimettyjä johdannaisyksiköitä**
-	Mitattava suure	Suureen tunnus	Yksikön nimi	Yksikön tunnus	Yksikkö muilla yksiköillä ilmaistuna	-	tasokulma	α	radiaani	rad		-	avaruuskulma	Ω	steradiaani	sr		-	voima	F	newton	N	kg m s^-2 (= J/m)	-	vääntömomentti	M	newtonmetri	Nm	kg m² s^-2	-	momentti	-	paine	p	pascal	Pa	kg m^-1 s^-2 (= N/m²)	-	jännitys	s	-	energia	E, W	joule	J	kg m² s^-2 (= N·m = W·s)	-	teho	P	watti	W	kg m² s^-3 (= V·A= J/s )	-	pätöteho	P	-	loisteho	Q	vari	var	kg m² s^-3 (= V·A = J/s)	-	näennäisteho	S	volttiampeeri	VA	kg m² s^-3 (= V·A = J/s)	-	sähkövaraus	Q	coulombi	C	A·s	-	sähkövuo	Ψ	-	jännite, sähköinen potentiaali	U	voltti	V	kg m² s^-3 A^-1 (= W/A = J/C)	-	resistanssi, sähköinen vastus	R	ohmi	Ω	kg m² s^-3 A^-2 (=V/A)	-	reaktanssi	X	-	impedanssi	Z	-	konduktanssi ("sähkönjohtavuus")	G	siemens	S	kg^-1 m^-2 s³ A² (= 1/Ω = A/V)	-	transkonduktanssi	g_m	-	suskeptanssi	B	-	admittanssi	Y	-	kapasitanssi	C	faradi	F	kg^-1 m^-2 s⁴ A² (= A·s/V)	-	induktanssi	L	henry	H	kg m² s^-2 A^-2 (= V·s/A)	-	keskinäisinduktanssi	M	-	permeanssi	Λ	-	magneettivuo, käämivuo	Φ	weber	Wb	kg m² s^-2 A^-1 (= V·s)	-	magneettivuon tiheys	B	tesla	T	kg s^-2 A^-1 (= Wb/m²)	-	taajuus	f	hertsi	Hz	1/s	-	lämpötila	T	celsiusaste	°C	K (lämpötilaero)	-	valovirta	Φ	luumen	lm	cd·sr	-	valaistusvoimakkuus	E	luksi	lx	cd·sr m^-2 (= lm/m²)	-	aktiivisuus	A	becquerel	Bq	1/s	-	absorboitunut annos	D	gray	Gy	(= J/kg)	-	ekvivalenttiannos	H	sievert	Sv	(= J/kg)

Muita SI-järjestelmän mukaisia johdannaisyksiköitä

Seuraavassa luotellaan SI-järjestelmän mukaisesti johdettuja yksiköitä yleisimmin mitattaville suureille:

**SI-järjestelmän mukaisia johdannaisyksiköitä**
Mitattava suure	Suureen tunnus	Yksikön nimi	Yksikön tunnus	Yksikkö muilla yksiköillä ilmaistuna
pinta-ala	A	neliömetri	m²	m·m (= 100 dm² = 10000 cm²)
tilavuus	V	kuutiometri	m³	m·m·m (= 1000 dm³ = 1000000 cm³ = 1000 l)
nopeus	v	metriä sekunnissa	m/s	(= 3,6 km/h)
kiihtyvyys	a	metri per sekunti toiseen	m/s²	(m/s) / s
liikemäärä	p	newtonsekunti	Ns	kg·m/s
impulssi	I	newtonsekunti	Ns	kg·m/s
kierrosnopeus	n	kierrosta sekunnissa	1/s	kierr/s
kulmanopeus	ω	radiaania sekunnissa	rad/s	1/s
kulmataajuus	ω	radiaania sekunnissa	rad/s	1/s
kulmakiihtyvyys	α	radiaani per sekunti toiseen	rad/s²	(rad/s) / s
hitausmomentti	J		kg·m²
tiheys	r	kilogrammaa kuutiometriä kohti	kg/m³	(= g/l = g/dm³ = mg/cm³)
sulamislämpö	Q_s	joulea moolia kohti	J/mol	kg m² s^-2 mol^-1
sulamislämpö	Q_s	joulea kilogrammaa kohti	J/kg	m² s^-2
höyrystymislämpö	Q_h	joulea moolia kohti	J/mol	kg m² s^-2 mol^-1
höyrystymislämpö	Q_h	joulea kilogrammaa kohti	J/kg	m² s^-2
lämpökapasiteetti	C	joulea kelviniä kohti	J/K	kg m² s^-2 K^-1
ominaislämpökapasiteetti	c		J/(K·kg)	m² s^-2 K^-1
lämpöresistanssi, lämpövastus	R_th	kelviniä wattia kohti	K/W	K kg^-1 m^-2 s³
lämmönjohtavuus	λ	wattia kelvinmetriä kohti	W/(K·m)	K^-1 kg m s^-3
lämmönsiirtymiskerroin	h, α		W/(K·m²)
lämmönläpäisykerroin	k		W/(K·m²)
lämpövuo		wattia neliömetriä kohti	W/m²
säteilytysvoimakkuus	E	wattia neliömetriä kohti	W/m²
energiatiheys		joulea kuutiometriä kohti	J/m³	(Ei Pa!)
sähkövuon tiheys	D	coulombia neliömetriä kohti	C/m²	A·s/m²
sähkökentän voimakkuus	E	volttia metriä kohti	V/m	kg m s^-3 A^-1
magneettikentän voimakkuus	H	ampeeria metriä kohti	A/m
ominaisvastus eli resistiivisyys	ρ	ohmimetri	Ωm	kg m³ s^-3 A^-2
konduktiivisuus eli sähkönjohtavuus	σ		1/(Ωm)	kg^-1 m^-3 s³ A²
reluktanssi, magneettivastus	R_m		1/H	kg^-1 m^-2 s² A² (= A/(V·s))
permeabiliteetti	μ		T·m/A	V·s/(A·m) = H/m
permittiivisyys	ε		C²/(N·m²)	A·s/(V·m) = F/m
luminanssi	L		cd/m²

Lisäyksiköitä

SI-järjestelmän varsinaisten yksikköjen lisäksi käytetään myös muutamia perinteisiä yksikköjä arkisille suureille, koska esim ajan ilmoittaminen vain sekuntien kerrannaisina olisi varsin epäkäytännöllistä:

**SI-järjestelmän lisäyksiköitä**
Mitattava suure	Suureen tunnus	Yksikön nimi	Yksikön tunnus	Yksikkö muilla yksiköillä ilmaistuna
pituus	s	tähtitieteellinen yksikkö	AU	0,1495979 · 10¹² m
pituus	s	parsek	pc	30,85678 · 10¹⁵ m
aika	t	minuutti	min	60 s
		tunti	h	60 min = 3600 s
		vuorokausi (päivä)	d	24 h
		vuosi	a	365 d (karkausvuosi 366 d, keskimäärin noin 365,25 d)
tilavuus	V	litra	l	dm³ = 1/1000 m³;
massa	m	tonni	t	1000 kg
massa	m	atomimassayksikkö	u	1,6605402 · 10^-27 kg
paine	p	baari	bar	100000 Pa, 10 N/cm²
energia	E, W	elektronivoltti	eV	1,6021773 · 10^-19 J
tasokulma	α	sekunti	"	1/60'
		minuutti	'	1/60° = 60"
		aste	°	60' = 3600" = π/180 rad
äänen tehotaso	L_W	desibeli ja beli	dB, B	(10 dB vastaa kymmenkertaista)
äänen painetaso	L_P	desibeli ja beli	dB, B	(20 dB vastaa kymmenkertaista)

**SI-järjestelmän lisäyksiköistä johdettuja yksiköitä**
Mitattava suure	Suureen tunnus	Yksikön nimi	Yksikön tunnus	Yksikkö muilla yksiköillä ilmaistuna
nopeus	v	kilometriä tunnissa	km/h	1000/3600 m/s (1 m/s = 3,6 km/h)
kierrosnopeus	n	kierrosta minuutissa	1/min	1/60 1/s
energia	E, W	kilowattitunti	kWh	3,6 MJ
sähkövaraus	Q	ampeeritunti	Ah	3600 As = 3600 C

Kerrannaisyksiköt

Kerrannaisyksiköt ilmoittavat suhteen perusyksikköön, esim. yksi kilometri (1 km) on tuhat metriä (1000 m):

|| || ||

**SI-järjestelmän kerrannaisyksiköt**
-	Kerrannaisyksikkö	Tunnus	Merkitys	Kerroin 10 potensseina	-	jotta	Y	kvadriljoonakertainen	·10²⁴	-	tsetta	Z	tuhattriljoonakertainen	·10²¹	-	eksa	E	triljoonakertainen	·10¹⁸	-	peta	P	tuhatbiljoonakertainen	·10¹⁵	-	tera	T	biljoonakertainen	·10¹²	-	giga	G	miljardikertainen	·10⁹	-	mega	M	miljoonakertainen	·10⁶	-	kilo	k	·1000, tuhatkertainen	·10³	-	hehto	h	·100, satakertainen	·10²	-	deka	da	·10, kymmenkertainen	·10¹	-		-	desi	d	·1/10 = 0,1, kymmenesosa	·10⁻¹	-	sentti	c	·1/100 = 0,01, sadasosa	·10⁻²	-	milli	m	·1/1000 = 0,001, tuhannesosa	·10⁻³	-	mikro	μ	miljoonasosa	·10⁻⁶	-	nano	n	miljardisosa	·10⁻⁹	-	piko	p	biljoonasosa	·10⁻¹²	-	femto	f	tuhannesbiljoonasosa	·10⁻¹⁵	-	atto	a	triljoonasosa	·10⁻¹⁸	-	tsepto	z	tuhannestriljoonasosa	·10⁻²¹	-	jokto	y	kvadriljoonasosa	·10⁻²⁴

Kirjoitussäännöt

Seuraavia sääntöjä noudatetaan SI-yksiköitä kirjoitettaessa:

Järjestelmän tunnukset kirjoitetaan pienellä alkukirjaimella, paitsi jos ko. mittayksikön nimi on johdettu erisnimestä. Esimerkiksi paineen SI-tunnus on Pa (keksijän Blaise Pascalin mukaan), mutta itse yksikkö on pascal.
Luvun ja mittayksikön väliin pannaan välilyönti.
Pitkät mittaluvut jaotellaan kolmen numeron sarjoihin, ja välimerkkinä käytetään välilyöntiä; esimerkiksi 250 000 kg.
Vuoteen 1997 asti oli ainoa sallittu desimaaliosan erotin pilkku, mutta nykyään saa käyttää desimaalipistettä tekstissä, joka on pääosin englanninkielistä. Muissa Manner-Euroopan kielissä käytetään desimaalipilkkua, samoin monissa Aasian kielissä.

Taivutuspäätteiden merkitseminen tekstissä. Jos lukusana ja yksikkö ovat samassa sijamuodossa, tunnukseen merkitään taivutuspääte kuten muihinkin lyhenteisiin. Sen sijaan ei tunnuksen edessä olevaan lukuun koskaan merkitä taivutuspäätettä. Esimerkiksi:

Aallonkorkeus arvioitiin 4 m:ksi. (neljäksi metriksi)

Tuulennopeus kasvoi 10 m/s:iin. (kymmeneen metriin sekunnissa)

Aallonkorkeus ei ylittänyt 5 m:ä. (viittä metriä)

Jos lukusana on nominatiivissa ja yksikkö partitiivissa, mitään päätteitä ei kuitenkaan merkitä. Tämä ”poikkeus” on itse asiassa hyvin yleinen tapa käyttää yksiköllisia lukuja:

Aallonkorkeudeksi arvioitiin 4 m. (neljä metriä)

Tuulennopeus oli 10 m/s. (kymmenen metriä sekunnissa)

Katso myös

Wikiaineisto: Suomeen metrijärjestelmä

Aiheesta muualla

Fysiikka | Kemia | Yksiköt | Elektroniikka

Gourt Home::Gourt :: Kansainvälinen yksikköjärjestelmä