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SI基本単位とその定義

ID番号 N8033 更新日 平成29年7月3日

SI基本単位とは国際単位系(SI)における基本単位で以下の表のように7個あります。
また、それぞれの基本単位にはそれがどのようなものかという定義があります。

SI基本単位

基本量

名称

記号

長さ

メートル

m

質量

キログラム

kg

時間

s

電流

アンペア

A

熱力学温度

ケルビン

K

物質量

モル

mol

光度

カンデラ

cd

メートル(m)の定義

メートルは、1秒の299,792,458分の1の時間に光が真空中を伝わる行程の長さである。
この定義の結果として光の速さは1秒間に299,792,458メートル進むと固定することとなりました。
最初に定められたメートルの定義は、地球の子午線の4,000分の1万の長さとされていました。
そこから人工物のメートル原器の長さ、クリプトン86からの放射の波長とより精度の高い定義に移り変わっていきました。
そして、現在では上記の長さをメートルの定義として、「よう素安定化レーザー」等を使い測定されます。

キログラム(kg)の定義

キログラムは質量の単位であって、単位の大きさは国際キログラム原器の質量に等しい。
キログラムはこのように定義づけされており、パリの度量衡局にある国際キログラム原器(白金イリジウム製・直径39ミリ、高さ39ミリの円柱形)の重さを1キログラムとしています。
現在の単位の定義の中で唯一原器に頼っている(計算上で出せない)単位です。
このキログラム原器と同形状・同材質のものが40個作られ各国に国家標準として配られました。
日本のキログラム原器は茨城県つくば市の産業技術総合研究所に置いてあります。

秒(S)の定義

秒はセシウム133の原子の基底状態の二つの超微細構造単位の間の遷移に対応する放射の周期の9,192,631,770倍の継続時間である。
当初の秒の定義は平均太陽日の86,400分の1倍とされていましたが、現在ではこのように定められています。
1年(地球の公転周期)は正確には107,326秒(365日5時48分46秒)といわれていますので、うるう年やうるう秒といった暦の調整が行われています。

アンペア(A)の定義

アンペアは、真空中に1メートルの間隔で平行に配置された無限に小さい円形断面積を有する無限に長い二本の直線状導体のそれぞれを流れ、これらの導体の長さ1メートルにつき2×10-7ニュートンの力を及ぼし合う一定の電流である。
身近な例ではご家庭の電力会社との契約にアンペアという単位がもちいられています。
電流(A)=電力(ワット)÷電圧(ボルト)
という計算でアンペアは出せますので、ご使用される電化製品の合計ワットを電圧(一般の家庭は100V)で割ると適正契約電流をだすことができます。

ケルビン(K)の定義

熱力学温度の単位、ケルビンは、水の三重点の熱力学温度の273.16分の1である。
水の三重点とは氷、水、水蒸気が共存する状態のことをいい、273.16ケルビン(K)になります。
また、熱力学温度(Tとして)から、水の氷点温度T0=273.15ケルビン(K)との温度差をセルシウス温度(t)と呼び、t=T-T0で定義されます。
セルシウス温度の単位はセルシウス度(℃)でケルビンの大きさに等しいとなっています。
少しわかりやすく説明しますと、普段私達が温度を測るときに使っている『度』(℃)という単位の正式名称がセルシウス度で、ケルビンというのは絶対零度(-273.15℃)を0とした同じ幅の単位ということです。
水の三重点(273.16K)をセルシウス温度で表すとt=T-T0の式より、t=273.16-273.15=0.01となり、水の三重点は0.01度(℃)ということになります。

モル(mol)の定義

モルは、0.012キログラムの炭素12の中に存在する原子の数に等しい数の要素粒子を含む系の物質量である。
モルを用いるとき、要素粒子が指定されなければならないが、それは原子、分子、イオン、電子、その他の粒子又はこの種の粒子の特定の集合体であってよい。
モルは通常あまり接することのない単位ですが、例をあげると1円玉に含まれるアルミニウムの物質量は37ミリモル(mmol)、玉子1個に含まれるコレステロールの物質量が約0.6ミリモル(mmol)です。

カンデラ(cd)の定義

カンデラは、周波数540×1,012ヘルツの単色放射を放出し、所定の方向におけるその放射強度が683分の1ワット毎ステラジアンである光源の、その方向における光度である。
わかりやすい例をあげますと、ロウソクの光の強さが約1カンデラ(cd)です。
ちなみに太陽の光度は3×1,027cdくらいとなります。

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