Sistema Internacional de Unidades (SI)

¿Qué es el Sistema Internacional de Unidades (SI)?

El Sistema Internacional de Unidades es una norma mundial para expresar las magnitudes o cantidades de fenómenos naturales importantes. También conocido como sistema métrico decimal, el Sistema de Unidades se abrevia comúnmente como SI, que procede de su nombre original en francés, Système international d’unités. El estándar SI se basa en un sistema de medida anterior denominado sistema metro-kilogramo-segundo (MKS).

La Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) se encarga de promover y describir la norma SI. Conocida en inglés como International Bureau of Weights and Measures (Oficina Internacional de Pesas y Medidas), se creó en 1875 y opera bajo la supervisión del Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM). El CIPM depende de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM), también conocida como Conferencia General de Pesas y Medidas.

En el núcleo del estándar SI se encuentra un conjunto de siete restricciones definitorias que sirven de base para todas las unidades de medida especificadas en el estándar SI.

• La frecuencia de transición hiperfina del átomo de cesio-133 (∆ν_Cs) es de 9.192.631.770 hercios (Hz).
• La velocidad de la luz en el vacío (c) es de 299.792.458 metros por segundo (m/s).
• La constante de Planck (h) es 6.62607015 × 10^-34 julios segundos (J s).
• La carga elemental (e) es 1.602176634 × 10-19 culombios (C).
• La constante de Boltzmann (k) es 1,380649 × 10^-23 julios/Kelvin (J/K).
• La constante de Avogadro (N_A) es 6.02214076 x 10²³ partículas por mol (mol^-1).
• La eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia 540 × 10¹² Hz (K_cd) es de 683 lúmenes por vatio (lm/W).

Según la documentación del SI, las constantes proporcionan una «referencia fundamental, estable y universal que permite simultáneamente realizaciones prácticas con las menores incertidumbres». Todas las unidades identificadas en la norma SI pueden derivarse de estas siete constantes.

Unidades base del Sistema Internacional de Unidades (SI)

Antes de 2018, siete unidades base constituían la base del estándar SI. Además, la norma definía múltiples unidades derivadas. Sin embargo, ahora la norma se basa en sus siete constantes, y todas las unidades definidas se derivan de esas constantes. Dicho esto, la norma mantiene el concepto de siete unidades base, junto con las unidades adicionales derivadas de las unidades base.

Todas las unidades SI pueden expresarse en términos de cantidades estándar múltiples o fraccionarias, así como directamente. Las unidades SI múltiples y fraccionarias se definen mediante multiplicadores prefijados y potencias de 10 que van de 10^-24 a 10²⁴. Las siete unidades base se definen como sigue:

• Metro (m). Unidad de longitud. Un metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 (3,33564095 x 10^-9) de segundo. El metro se definió originalmente como la diezmillonésima parte (0,0000001 o 10^-7) de la distancia alrededor de la superficie terrestre, medida en un gran círculo que pasa por París, Francia, desde el polo norte geográfico hasta el ecuador.
• Kilogramo (kg). Unidad de masa. El valor del kilogramo se basa ahora en la constante de Planck, que es 6.62607015 × 10^-34 J s. Antes de 2018, el kilogramo se definía como la masa de un prototipo internacional específico hecho de platino-iridio y conservado en la sede del BIPM. Antes de eso, el kilogramo se definía como la masa de un litro (10^-3 metros cúbicos) de agua pura.
• Segundo (s). Unidad de tiempo. Un segundo es el tiempo que transcurre durante 9,192631770 períodos de la radiación producida por la transición entre dos niveles hiperfinos del átomo de Cesio-133 en un estado fundamental no perturbado. También es el tiempo necesario para que la luz recorra 299.792.458 (2,99792458 x 10⁸) metros a través del vacío.
• Kelvin (K). Unidad de temperatura termodinámica. El valor del Kelvin se basa ahora en la constante de Boltzmann, que es 1.380649 × 10^-23 J/K^-1. Antes de 2018, un Kelvin se consideraba igual a 1/273,16 (3,6609 x 10^-3) de la temperatura termodinámica del punto triple del agua pura (H2O).
• Amperio (A). Unidad de corriente eléctrica. El valor del amperio se basa ahora en la carga elemental, que es 1/1.602176634 × 10^-19 veces la carga elemental e por segundo. Antes de 2018, el amperio se basaba en la fuerza entre dos conductores portadores de corriente que fijaban el valor de la permeabilidad magnética del vacío en 4π × 10^-7 H m^-1.
• Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa. El valor de la candela se basa actualmente en la eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia 540 × 10¹⁴ Hz, que es de 683 lm/W. Antes de 2018, la candela era la medida de la radiación electromagnética, en una dirección especificada, que tenía una intensidad de 1/683 (1.46 x 10^-3) vatios por estereorradián a una frecuencia de 540 terahercios (5,40 x 10¹⁴ hercios).
• Mol (mol). Unidad de una cantidad de sustancia. El valor del mol se basa en la constante de Avogadro, que es 6.02214076 x 10²³ mol^-1. Un mol tiene exactamente 6.022169 x 10²³ entidades elementales.

El estándar SI también incluye unidades derivadas de las unidades base. Las unidades derivadas se definen como productos de potencias de las unidades base. Por ejemplo, una unidad derivada es el newton, que puede expresarse en términos de unidades base como 1 kg m/s². Otras unidades derivadas son el hercio, el pascal (unidad de presión o tensión), el ohmio, el faradio, el julio, el culombio, el tesla, el lumen, el becquerelio, el siemens, el voltio y el vatio.