SI-basenheter
SI-systemet bygger på sju basenheter. Alla andra enheter (newton, pascal, joule etc.) är härledda från dessa.
| Storhet | Enhet | Symbol | Definition |
|---|---|---|---|
| Längd | meter | m | Sträckan ljus färdas i vakuum under 1/299 792 458 sekund |
| Massa | kilogram | kg | Definierad via Plancks konstant (tidigare Pt-Ir-cylindern i Sèvres). Enda basenhet med SI-prefix (kilo) |
| Tid | sekund | s | Strålningsfrekvensen hos cesium-133 i grundtillstånd |
| Ström | ampere | A | Strömmen som ger kraften 2×10⁻⁷ N/m mellan två parallella ledare 1 m isär i vakuum |
| Temperatur | kelvin | K | 1 K = 1/273,16 av vattnets trippelpunktstemperatur. Absolut skala med 0 K som nollpunkt |
| Substansmängd | mol | mol | Mängden som innehåller lika många partiklar som atomer i 12 g kol-12 (Avogadros tal: 6,022×10²³) |
| Ljusstyrka | candela | cd | Ljusstyrkan i given riktning från en källa med monokromatisk strålning vid 540×10¹² Hz |
Tillstånd och fasövergångar
Gas
Ett av materiens fyra grundtillstånd (fast, flytande, gas, plasma). Ett ämne som befinner sig över sin kritiska temperatur, med stora avstånd mellan partiklarna, och som expanderar till att fylla tillgänglig volym.
Ånga (vapour)
Ett ämne i gasfas under sin kritiska temperatur — kan därmed förvätskas enbart genom tryckökning.
Kritisk temperatur
Den temperatur över vilken en gas inte kan förvätskas genom tryck ensam.
Absolut nollpunkt
Den lägsta möjliga temperaturen där all termisk rörelse upphör: exakt 0 K eller −273,15 °C.
Kokpunkt (boiling point)
Den temperatur där vätskans ångtryck är lika med omgivningstrycket och vätskan övergår till ånga.
Fryspunkt (freezing point)
Temperaturen där fast och flytande fas av ett ämne är i jämvikt vid givet tryck. Vätskan fryser när temperaturen sänks under denna punkt.
Mättat ångtryck (SVP)
Trycket som utövas av en ånga i kontakt med och i jämvikt med sin vätskefas i ett slutet system vid given temperatur.
Trippelpunkten
Temperatur och tryck där vatten existerar samtidigt som is, vätska och ånga: 0,01 °C (273,16 K) vid 611,73 Pa (0,006 atmosfär). Används som referenspunkt för definitionen av kelvin.
Värmebegrepp
Calorie
Energin som krävs för att höja temperaturen på 1 g vatten med 1 °C. 1 calorie = 4,16 J. Kcalorie (stor kalori, C) = 1000 kalorier = 4,16 kJ.
Latent värme
Energin som absorberas eller avges vid fasövergång utan temperaturändring. Termen "latent" (dold) syftar på att energin inte syns som temperaturförändring — den används för att bryta intermolekylära bindningar.
Specifik latent smältvärme (fusion)
Värmen som krävs för att omvandla en massenhet fast ämne vid smältpunkten till vätska utan temperaturhöjning. Enhet: J·kg⁻¹.
Specifik latent ångbildningsvärme (vaporisation)
Värmen som krävs för att omvandla en massenhet vätska vid kokpunkten till ånga utan temperaturhöjning. Enhet: J·kg⁻¹. Ångbildningsvärmen är alltid större än smältvärmen (mer energi krävs för att övervinna alla intermolekylära bindningar).
Värmekapacitet (heat capacity)
Den totala energin som krävs för att höja ett objekts temperatur med 1 °C. SI-enhet: J·K⁻¹. Beräknas som: värmekapacitet = specifik värmekapacitet × massa.
Specifik värmekapacitet (SHC)
Energin som krävs för att höja temperaturen på 1 kg av ett ämne med 1 °C. Enhet: J·kg⁻¹·K⁻¹.
- Vatten: 4,16 kJ·kg⁻¹·°C⁻¹
- Människokropp: 3,5 kJ·kg⁻¹·°C⁻¹
Generellt gäller: ju mer komplex molekylstruktur, desto högre värmekapacitet (fler vibrationslägen kan lagra kinetisk energi).
Mekanik och härledda enheter
Kraft — newton (N)
Det som ändrar en kropps vilo- eller rörelsetillstånd. F = m·a. 1 N = kraften som accelererar 1 kg med 1 m·s⁻². Kraft är en vektor — den har både storlek och riktning.
Tryck — pascal (Pa)
Kraft per areaenhet. 1 Pa = 1 N·m⁻². Pascal är en mycket liten enhet; kliniskt används ofta kPa (1 atm ≈ 101,3 kPa ≈ 760 mmHg).
Energi — joule (J)
Arbetet som utförs när en kraft på 1 N verkar genom en sträcka på 1 m. 1 J = 1 N·m = 1 kg·m²·s⁻².
Effekt — watt (W)
Arbetstakten — hur snabbt energi omvandlas. 1 W = 1 J·s⁻¹.
Frekvens — hertz (Hz)
Härledd SI-enhet för frekvens. 1 Hz = 1 cykel per sekund.
Kinetisk energi
Energin en kropp har på grund av sin rörelse. Definieras som arbetet som krävs för att accelerera kroppen från vila till given hastighet: Ek = ½mv².
Potentiell energi
Energin en kropp har på grund av sin position i ett gravitationsfält, elektriskt fält eller magnetfält — kroppens potential att utföra arbete.
Momentum (rörelsemängd)
Produkten av massa och hastighet: p = m·v. Momentum är en vektorstorhet och bevaras i slutna system.
Elektricitet
Ström — ampere (A)
SI-basenhet. 1 A = strömstyrkan som producerar kraften 2×10⁻⁷ N per meter mellan två parallella ledare, oändligt långa, 1 m isär i vakuum. Ampere är ett mått på laddning per tidsenhet.
Laddning — coulomb (C)
Laddningen som passerar en punkt vid strömstyrkan 1 A under 1 sekund. 1 C = 1 A × 1 s. Motsvarar laddningen hos 6,24×10¹⁸ elektroner.
Spänning — volt (V)
Potentialskillnaden mellan två punkter då 1 J arbete krävs för att flytta 1 C laddning mellan dem. 1 V = 1 J/C. 1 V driver också 1 A genom en resistans på 1 Ω.
Resistans — ohm (Ω)
Egenskapen hos en ledare att motverka strömflöde. 1 Ω = 1 V/A — resistansen mellan två punkter i en ledare där 1 V ger strömstyrkan 1 A (Ohms lag: V = IR).
Massa, vikt och fuktighet
Massa och vikt
Massa = mängden materia i en kropp (SI: kg). Massan ändras inte vid olika gravitationsförhållanden. Vikt = gravitationskraften på massan (SI: N). W = m·g (g ≈ 9,81 m·s⁻² på jorden). En massa på 1 kg väger 9,81 N på jorden men betydligt mindre på månen.
Absolut fuktighet
Massan vattenånga i ett givet luftprov vid given temperatur. Enhet: kg·m⁻³.
Relativ fuktighet
Kvoten mellan rådande vattenångtryck och mättat ångtryck (SVP) vid samma temperatur, uttryckt i procent. Samma absoluta fuktighet ger olika relativ fuktighet vid olika temperaturer.
Kemi och övrigt
pH
Negativa logaritmen (bas 10) av vätejonkoncentrationen i en lösning: pH = −log₁₀[H⁺].