Skillnaden mellan imperialistiska och metriska enheter blir särskilt relevant när man pratar om basenheter. International System of Units (SI), det officiella mätsystemet som används över hela världen, särskilt i vetenskapliga tillämpningar, är baserat på de metriska systemenheterna. Alla SI-enheter kan bildas genom en kombination av sju basenheter.
Vad är de sju grundläggande mätenheterna?

Du känner förmodligen med att använda en linjal för att mäta längd, ett stoppur för att mäta tid eller en skala för att mäta massa, men har du någonsin undrat hur exakta dessa enheter är, och hur du kan vara säker på att alla linjaler och stoppur och skalor mäter lika bra? Och hur definierades de tillhörande enheterna i första hand?

Om du tänker på en träledare, till exempel, är det utsatt för mindre variationer i längd på grund av expansion och sammandragning till följd av fuktighet och temperatur. Faktum är att alla material varierar något i storlek på grund av miljöförhållanden och utsätts för repor, föroreningar och förändringar över tid. I slutändan, för att möjliggöra extremt noggranna vetenskapliga mätningar, behöver vi exakta sätt att definiera måttenheter.

Alla SI-enheter kan härledas från sju basenheter som alla definieras i termer av grundläggande vetenskapliga konstanter som beskrivs i följande avsnitt. Observera att det inte finns några sådana likvärdiga uppsättningar av grundläggande definitioner för några imperialistiska enheter. Snarare härleds imperialistiska enheter som enhetsomvandlingar från SI-enheter.
Tid

Ursprungligen mättes tiden under de dagar som gått. Så småningom delades dessa dagar upp i 24 timmar, timmarna delades upp i 60 minuter och varje minut i 60 sekunder.

Mekaniska klockor byggda i medeltida Europa var några av de första enheterna som gjorde för konsekventa och enhetliga tidsmätningar. Men nu kan vi ha betydligt mer noggrannhet. SI-tidsenheten är den andra och 1 sekund definieras som den tid det tar för en cesium-133-atom att svänga 9 192 631 770 gånger.
Längd

Längd är ett mått på linjärt avstånd. SI-enheten för längd är mätaren, men den formella definitionen av 1 meter har förändrats under åren. Ursprungligen definierades 1 meter som en längdenhet motsvarande 10 ^{-7 av jordens kvadrant som passerar genom Paris.}

Senare gjordes en prototypstav av platina-iridium, och kopior distribuerades som jämfördes regelbundet till det. Men nu definieras mätaren i termer av konstant ljushastighet i ett vakuum, c \u003d 299,792,458 m /s.
Mass

Mass är ett mått på ett objekts tröghet eller motstånd mot rörelseändringar . SI-massenheten är kg. 1 kg har också officiellt definierats annorlunda under åren. Ursprungligen var 1 kg lika med 1 kubik decimeter vatten vid temperaturen med maximal densitet.

Senare, precis som med mätaren, definierades 1 kg som massan för International Prototype Kilogram, en cylinder tillverkad av platina iridiumlegering. Nu definieras det i termer av den grundläggande Plancks konstant, h \u003d 6.62607015 × 10 ^{-34 kgm 2 /s.
Mängd ämne}

Detta koncept är precis som det låter som . Det är hur mycket av något du har - antalet äpplen på ett träd eller antalet atomer i ett äpple. Även om du kan förvänta dig att SI-enheten helt enkelt skulle vara det numeriska antalet för något, är det faktiskt en annan enhet som kallas mullvad.

1 mol av ett ämne innehåller exakt 6.02214076 × 10 ^{23 elementära föremål. Detta antal, även känt som Avogadros antal, är exakt lika med antalet atomer i 12 gram kol-12, och det är ofta mycket nära antalet nukleoner (protoner plus neutroner) i ett gram av alla typer av vanlig substans .
Ström}

Det kan verka motsatt att ström, ett mått på laddningshastigheten som passerar genom en punkt, betraktas som en grundläggande enhet istället för själva laddningen. Men orsaken till detta är att strömmen tidigare hade varit enklare att mäta än ladda, och noggrannheten för alla enheter förlitar sig på vår förmåga att noggrant mäta basenheterna.

SI-enheten för ström är ampere. Ursprungligen definierades en ampere som konstant ström som krävs för två parallella ledare med oändlig längd och försumbar tvärsektion placerad 1 meter från varandra i ett vakuum för att utöva en kraft av 2 × 10 <-7> på varandra per enhetens längd. Nu definieras det i termer av grundladdningen e \u003d 1,602176634 × 10 ^{–19 C.
Temperatur}

Temperatur är ett mått på den genomsnittliga energin per molekyl i ett ämne. Enheter av Fahrenheit och Celsius har använts i hundratals år för att mäta temperaturen. På Fahrenheit-skalan fryser vatten vid 32 grader och kokar vid 212 grader, och detta definierar gradsteget. På Celsius-skalan fryser vatten vid 0 grader och kokar vid 100 grader.

Den dödliga bristen i dessa enheter är dock att de inte börjar på 0. Det faktum att det är möjligt att ha negativa temperaturvärdena på dessa vågar gör saker snabbt förvirrande när du tänker på vad det kan betyda att något är dubbelt så varmt som något annat. Vad är dubbelt så varmt som 0 grader?

SI-enheten för temperatur är Kelvin, där 0 Kelvin definieras som absolut 0, eller den kallaste temperaturen något kan vara. Storleken på ett steg i Kelvin-skalan är samma som ett steg i Celsius-skalan och 0 Kelvin \u003d -273,15 grader Celsius. Kelvin definieras formellt i termer av den grundläggande Boltzmann-konstanten k \u003d 1.380649 × 10 ^{- 23 J /K.
Ljus}

Den grundläggande enheten för ljusintensitet är candela (cd). Ett vanligt ljus släpper ut cirka 1 cd. Den officiella, exakta definitionen definieras i termer av strålningens ljuseffekt med frekvens 540 × 10 12 Hz.