ในปี พ.ศ. 2503 (ค.ศ. 1960) General Conference on Weights and Measures (CGPM) สำหรับการประชุมใหญ่ของประเทศสมาชิกอนุสัญญาเมตริก (Convention du Mètre หรือ Metre Convention) หรือสนธิสัญญาเมตริกเป็นสนธิสัญญาระหว่างประเทศ ครั้งที่ 11 ได้รับเอา “International System of Units (SI)” แต่น่าสะท้อนใจที่มีประเทศสมาชิกบางประเทศไม่ยอมรับเอา SI Unit เป็นหน่วยวัดของประเทศ
รูปที่ 1 Base Units of the International System of Units (SI)
ในระบบเมตริก (SI) นั้นจัดให้มีหน่วยวัดเพียงหน่วยเดียวสำหรับปริมาณทางฟิสิกส์ โดยมีหลัการแบ่งชั้นของหน่วยดังกล่าวเป็น 2 ชั้นคือ
1. หน่วยมูลฐาน (Base Unit) ดังแสดงไว้ในรูปที่ 1
2. Derived Units คือหน่วยที่ได้จากหน่วยมูลฐาน เช่นต่อหนึ่งหน่วยมูลฐานค่าหนึ่ง เช่น ค่าความหนาแน่น คือ ค่ามวลต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร
หน่วยมูลฐาน (Base Unit)
คำนิยามที่ได้แปลไว้ต่อไปนี้เป็นคำนิยามหน่วยมูลฐาน 7 หน่วยของ International System of Units (SI) ซึ่งได้กำหนดไว้ใน General Conference on Weights and Measures (Conference Generale des Poids at Mesures, CGPM) ในรูปของภาษาอังกฤษในเอกสาร The International System of Units, HMSO, 1993
1. เมตร (Metre) คือ ความยาวของทางเดินของแสงในสุญญากาศในช่วงเวลา 1/299 792 458 ของหนึ่งวินาที (17th CGPM, 1983)
2. กิโลกรัม (Kilogram) คือ หน่วยมวลสาร ซึ่งมีค่าเท่ากับมวลสารต้นแบบระหว่างประเทศ 1 กิโลกรัม (the international prototype of the kilogram) (1st CGPM,1889 and 3rd CGPM, 1901)
3. วินาที (Second) คือ ช่วงระยะเวลาเท่ากับ 9 192 631 770 คาบของคลื่นของการแผ่รังสีที่สมนัยกับการเปลี่ยนระดับไฮเปอร์ไฟน์ (hyperfine levels) 2 ระดับของอะตอมซีเซียม-133 ของสถานะพื้นฐาน (the ground state of the cesium 133 atom) (13th CGPM, 1967)
4. แอมแปร์ (Ampere) คือ ค่ากระแสไฟฟ้าคงที่ และรักษาให้คงที่เมื่อปล่อยค่ากระแสไฟฟ้าดังกล่าวเข้าตัวนำเส้นตรงจำนวน 2 เส้นที่ขนานกันและมีความยาวอนันต์ อีกทั้งมีพื้นที่หน้าตัดขวางเล็กมากจนถือว่าไม่คำนึงถึง และวางห่างกัน 1 เมตรในสุญญากาศแล้วจะทำให้เกิดแรงระหว่างตัวนำเส้นตรงทั้งสองเท่ากับ 2 x 10-7 นิวตันต่อความยาวหนึ่งเมตร (CIPM, 1946 approved by the 9th CGPM, 1948)
5. เคลวิน (Kelvin) เป็นหน่วยของอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกส์ (Thermodynamic temperature) มีค่าเท่ากับ 1/273.16 ของอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกส์ของจุดที่ 3 สถานะของน้ำบรรจบกัน (Thermodynamic temperature of the triple point of water) (13th CGPM, 1967)
ในที่ประชุม 13th CGPM, 1967 นั้นยังกำหนดให้หน่วย เคลวิน (Kelvin; K) จะถูกใช้เพื่อแสดงค่าช่วงของอุณหภูมิ หรือผลต่างของอุณหภูมิ
แสดงความสัมพันธ์ของอุณหภูมิเคลวิน ด้วยอุณหภูมิ องศาเซลเซียส (degree Celsius)
T (°C) = T (K) – 273.15
6. โมล (Mole) คือ ปริมาณมวลสารย่อย (amount of substance) ของระบบที่ประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐาน (elementary entities) หลายองค์ประกอบ มีจำนวนเท่ากับจำนวนอะตอมของคาร์บอน-12 หนัก 0.012 กิโลกรัม จะใช้โมลก็ต่อเมื่อมีการกำหนดองค์ประกอบมูลฐาน และอาจเป็น อะตอม(atoms), โมเลกุล (molecules), ไอออน (ions), อิเล็กตรอน (electrons), อนุภาคอื่นๆ (other particles) หรือ กลุ่มจำเพาะเจาะจงของอนุภาคดังกล่าว (14th CGPM, 1971)
7. แคนเดลา (Candela) คือ ความเข้มการส่องแสง (luminous intensity) ในทิศทางที่กำหนด ความเข้มการส่องแสงของแหล่งกำเนิดซึ่งปลดปล่อยรังสีเอกรงค์ (monochromatic radiation) ด้วยความถี่ 540 x 1012 เฮิรตซ์ และมีความเข้มของการแผ่รังสีในทิศทางดังกล่าวเท่ากับ 1/683 วัตต์ต่อสเตอเรเดียน (watt per steradian) (16th CGPM, 1979)
Derived Units
รูปที่ 2 Derivation of Base Units
Reference
1. Metrology – In Short, 3rd Edition, July 2008, EURAMET
2. Manfred Kochsiek, Michael Glaser, Comprehensive Mass Metrology, © WILEY-VCH Verlag Berlin GmbH, Berlin (Federal Republic of Germany), 2000
3. Dr Philippe RICHARD, On the redefinition of the kilogram, Federal Institute of Metrology METAS, Switzerland,,2016
4. Richard S. Davis, What Is a Kilogram in the Revised International System of Units (SI)?, DOI: 10.1021/acs.jchemed.5b00285, J. Chem. Educ. 2015, 92, 1604−1609
5. David B. Newell, A more fundamental International System of Units, Physics Today, July 2014, View online: http://dx.doi.org/10.1063/PT.3.2448
6. International Bureau of Weights and Measures (BIPM), The International System of Units (SI), 8th edition, (2006), http://www.bipm.org/en/si/si_brochure.
ชั่งตวงวัด; GOM MOC
นนทบุรี
25 พ.ค.60