1.

Introduzione

Sistema internazionale Sistema di unità di misura adottato dalla XI Conferenza generale di pesi e misure, tenutasi a Parigi nel 1960; è indicato in tutto il mondo con la sigla SI, dalle iniziali di Système International.

Nella Conferenza, organizzata con lo scopo di adottare un sistema di misura universale, unificato e coerente, basato sul sistema MKS (metro-chilogrammo-secondo), sono state definite le unità di sei grandezze fondamentali e di due grandezze supplementari; una settima unità fondamentale, la mole, è stata aggiunta nel 1971. Le unità fondamentali e supplementari sono elencate nella tabella qui a lato; i simboli elencati nelle ultime due colonne sono uguali in tutte le lingue.

2.

Lunghezza

Il metro, unità di misura fondamentale per le lunghezze, fu originariamente definito come la distanza tra due tacche sottili incise su un'asta campione di platino-iridio, conservata presso il Bureau International des Poids et Mesures di Sèvres (Parigi). Nel 1960 la Conferenza lo ridefinì assumendo come riferimento la lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica rosso-arancio emessa dall'isotopo krypton 86. Nel 1983, infine, fu nuovamente definito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari 1/299.792.458 secondi.

3.

Massa

Quando fu creato il sistema metrico, il chilogrammo fu definito come la massa di un decimetro cubo di acqua distillata alla temperatura di 4 °C. Questa definizione risultò tuttavia imprecisa a causa dell'impossibilità pratica di disporre di acqua sufficientemente priva di impurezze; di conseguenza, nel 1889, si assunse come campione primario di massa il cilindro di platino-iridio attualmente conservato presso il Bureau International des Poids et Mesures di Sèvres.

Il chilogrammo è rimasto la sola unità fondamentale del Sistema Internazionale definita sulla base di un campione materiale. Sono quindi allo studio tecniche atte a ridefinirlo sulla base di costanti universali o grandezze internazionali, come tutte le altre unità di misura fondamentali. Le tecniche in esame sono attualmente due: una fa riferimento al numero di Avogadro, l’altra alla costante di Planck.

4.

Tempo

Per secoli il tempo è stato misurato con riferimento al moto di rotazione della Terra, cosicché il secondo, unità fondamentale del tempo, venne definito come 1/86.400 del giorno solare medio, cioè dell'intervallo di tempo impiegato dalla Terra a compiere una rotazione completa attorno al proprio asse. Le irregolarità di tale rotazione, tuttavia, imposero una nuova definizione e nel 1967 si assunse per il secondo la durata di 9.192.631.770 oscillazioni della radiazione emessa durante la transizione tra i due livelli energetici iperfini nello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133.

5.

Temperatura

La scala delle temperature adottata nella Conferenza del 1960 è definita assegnando il valore 273,16 K al punto triplo dell'acqua (in cui coesistono le tre fasi, liquida, solida e gassosa). Il punto di congelamento dell'acqua venne fissato di conseguenza a 273,15 K, a cui corrisponde esattamente lo zero della scala Celsius.

6.

Altre unità

Nel sistema SI, l'ampere è stato definito come la corrente elettrica continua che, fluendo in due fili rettilinei, paralleli e indefiniti, posti nel vuoto alla distanza di un metro l'uno dall'altro, determina tra di essi una forza di 2 × 10^-7 newton per ogni metro di lunghezza.

Nel 1971 la mole fu definita come la quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari (molecole, atomi, ioni ecc.), quanti sono gli atomi contenuti in 0,012 chilogrammi di carbonio 12. Questo numero, noto come numero di Avogadro, vale circa 6,022 × 10²³.

L'unità internazionale dell’intensità luminosa, la candela, fu definita come 1/60 dell'intensità della radiazione emessa da una superficie di corpo nero avente area di 1 cm² e mantenuta alla temperatura di fusione del platino e alla pressione di 101.325 Pa. Sono state definite anche due unità supplementari: il radiante è l'angolo piano che sottende su una circonferenza un arco di lunghezza pari al raggio; lo steradiante è l'angolo solido con il vertice al centro di una sfera che sottende una calotta sferica di area equivalente a quella di un quadrato avente lati uguali al raggio.

Le unità del sistema SI per tutte le altre grandezze sono derivate dalle sette unità fondamentali e dalle due supplementari.

Una caratteristica del SI è quella di essere coerente; questo significa che le unità derivate sono espresse come prodotti e quozienti delle unità fondamentali, supplementari o di altre unità derivate senza fattori numerici; ne segue che alcune unità sono troppo grandi e altre troppo piccole per l'uso normale. Per rimediare a questo inconveniente è ammesso l'uso di multipli e sottomultipli delle unità fondamentali, indicati con prefissi tratti dal sistema metrico. Ne sono alcuni esempi il millimetro (mm), il chilometro/ora (km/h), il megawatt (MW) e il picofarad (pF). I prefissi etto, deca, deci, centi sono usati solo raramente.

Alcune unità, pur non facendo parte del SI, sono comunque ampiamente diffuse, in alcuni casi più di quelle corrispondenti riconosciute dal SI.