سیستم های اندازه گیری SI

سیستم های اندازه گیری SI
سیستم بین المللی یکاها (SI) گستردهترین سیستم یکاهای اندازه گیری و در حال حاضر تنها مرجع رسمی تقریباً در سراسر دنیا می باشد. نمایش و ارائه مفصل و مدون این سیستم ممکن است همه جا یافت شود، برای مثال درسایت BIPM جائی که تمام نام ها، و نمادها، تعاریف و ارتباطات فیمابین یکاهای اصلی و فرعی داده شده است. سایر معیارهای بین المللی و اسناد و مدارک اختصاص دارد به توصیه های مختلف و مقررات مربوط به استفاده، نوشتن، تشریح، تاکید و تبدیل یکاهای SI به ویژه متون علمی، و همچنین در اسناد و مدارک تجاری و بازرگانی.
نمایش گرافیکی سیستم بین المللی یکاها در یک گسترده کمتر شناخته شده و به کار رفته است. سه نمایش متنوع می تواند مورد نظر قرار بگیرد به گونه ای که نحوه بیان مطلب، ازنظر علمی همزمان صحیح و واضح باشد. هر نمایش را می توان (الف) به صورت "درخت"، (ب) به صورت "سیستم اقماری" و (ج) به صورت "نقشه زیر زمینی" طبق شکل خاص خود نیز نامگذاری کرد.
هدف از این مقاله، تشریح سه نوع نمایش و ارائه گرافیکی و برجسته کردن جایگاه کمیت "نیرو" و یکای اندازه گیری آن "نیوتن" در این نوع نمایش می باشد.
جرم:
جرم مقدار ماده یک جسم را معین می کند. بعدها خواهید دید که در قوانین نیوتن عامل اینرسی است. جرم همان چیزی است که وزن جسم را در سطح زمین تعیین و ایجاد می کند. در سیستم که یک استاندارد بین المللی است واحد جرم، کیلوگرم است که با نمایش می دهند.
یک کیلوگرم جرم نمونه استانداردیست استوانه ای شکل از آلیاژ پلاتین ایریدیوم که در موزه ای در پاریس نگهداری می شود.
مردم تعریف بهتری به غیر از ساخت یک نمونه ایده آل برای تعیین واحد جرم در دستگاه پیاده نکرده اند. امیدوارم شما پیدا کنید.
اما در سیستم های دیگر می تواند چیزهای دیگری واحد باشند مثلاً در سیستم مقدار واحد یک گرم است که دقیقاً یک هزارم کیلوگرم است.
یعنی اگر جرم چیزی 5.4 کیلوگرم باشد، جرم آن 5400گرم خواهد بود.
درسیستم انگلیسی که در انگلستان و آمریکا کاربرد دارد واحد جرم اسلاگ است که

طول:
طول از قدیمی ترین کمیات فیزیکی است. چیزی که در هندسه به کمیت تبدیل شد.
در سیستم واحد طول را با متر بیان می کنند که بنا به تعریف مقدار مسافتی است که نور در خلاء در راستای یک خط راست در مدت ثانیه طی می کند. در سیستم واحد سانتی متر است که

در سیستم انگلیسی واحد فوت (Foot) است که

زمان:
زمان از جمله واقعیت های فیزیکی است که مفهومش از دیگر کمیات بسیار پیچیده تر و غامض تر است در حالی که از همه آنها شهودی تر است. در واحد زمان ثانیه است که بنا بر تعریف مدت زمان حاصل از 9192631770 نوسان نوری است که از اتم سزیم 133 منتشر می شود.

دما:
بسیاری خواص فیزیکی سنجش پذیر وجود دارند که همچنانکه ادراک فیزیولوژیکی ما از دما تغییر می کند، آنها هم تغییر می کنند. از جمله این خواص می توان از حجم یک مایع ، طول یک میله ، فشار یک گاز در حجم ثابت ، حجم یک گاز در فشار ثابت ، مقاومت الکتریکی یک سیم نام برد. هر یک از این خواص را می توان در ساختن یک دماسنج ، یعنی به وجود آوردن یک مقیاس "خصوصی دما" بکار برد. پس ابتدا باید یک ماده دماسنجی بخصوص با یک خاصیت دماسنجی خاصی از این ماده انتخاب کنیم.
سپس این مقیاس دمایی را توسط یک رابطه فرضی یکنوا و پیوسته بین خاصیت دماسنجی انتخاب شده و دمای اندازه گیری شده با مقیاس خصوصی ، تعریف کنیم. باید توجه کنیم که هر نوع انتخاب ماده و خاصیت دماسنجی ، همراه با رابطه های مفروض بین خاصیت و دما ، منجر به یک خاصیت دمایی خاص می شود که اندازه گیریهای آن الزاما با اندازه گیریهای حاصل از هر مقیاس دمایی دیگری که مستقلا تعریف شده است، توافق نخواهد داشت. فرض کنیم ماده دماسنجی را انتخاب کرده باشیم، خاصیتی از این ماده را که می خواهیم از آن در تدوین مقیاس دمایی استفاده کنیم بالا نشان می دهیم. به دلخواه ، یک تابع خطی از ، X را به عنوان دمای دماسنج مورد نظر و هر سیستمی که با آن در تعادل گرمایی است انتخاب می کنیم:
T(X) = ax
در این رابطه a مقدار ثابتی است که باید آنرا تعیین کنیم. با انتخاب این مشکل خطی برای (T(X ، آنرا طوری ترتیب داده ایم که اختلاف دماهای مساوی یا بازه های دمایی مساوی ، متناظر با تغییرات مساوی در X باشند. به این معنی که مثلا هر گاه طول ستون جیوه در لوله دماسنج جیوه ای به اندازه یک واحد تغییر کند، دما نیز به اندازه ثابت و معینی تغییر خواهد کرد و فرقی نمی کند که دمای شروع کار چه باشد. پس نسبت در دمای اندازه گیری شده توسط یک دماسنج ، مساوی با نسبت X های متناظر آنهاست. یعنی:
T(X1)/T(X2) = X1/X2

شدت جریان:
جریان الکتریکی به صورت نرخ تغییر بار الکتریکی نسبت به زمان تعریف شده و با نماد I نشان داده می شود. این رابطه را با مشتقات جزیی (کلی ترین حالت) به صورت زیر نشان می دهیم:

در این رابطه، جریان می تواند نسبت به زمان تغییر کند. جریان الکتریکی برای تعریف شدن (یا اندازه گیری) باید از سطح معینی عبور کند (مثلاً از سطح مقطع یک رسانا) از این رو تابعی نقطه ای به شمار می آید. مقدارهای لحظه ای، متوسط و موثر برای جریان الکتریکی تعریف شده و به صورت ساده شده ای در سیم های رسانا قابل محاسبه اند.
جهت قراردادی جریان از ابتدا در جهت عبور بارهای مثبت تعریف شده است. هرچند می دانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی، جریان الکتریسته، ناشی از عبور بارهای منفی، یعنی الکترون ها، (در خلاف جهت جریان) است.
شدت نور:
شدت نور برابر با حاصلضرب تابع روشنایی در انرژی نوری است که در واحد زاویه فضایی و در واحد ثانیه در جهتی خاص از یک منبع نور ساطع می شود. واحد اندازه گیری شدت روشنایی در اس آی کاندلا یا شمع با نماد cd است. این یکا یکی از یکاهای اصلی اس آی است. چنانچه شار نوری به میزان یک لومن از زاویه فضایی به میزان یک استرادیان منتشر شود شدت نور برابر یک کاندلا خواهد بود.
زاویه فضایی:
در هندسه، زاویهٔ فضایی، که معمولاً با نشان داده می شود، زاویه ای دو بعدی در فضای سه بعدی است که یک جسم روی یک نقطه را می پوشاند. این زاویه نشان می دهد که آن جسم از دید بیننده ای که از آن نقطه به جسم می نگرد چه قدر بزرگ می آید. برای نمونه، جسم کوچکی در فاصلهٔ نزدیک می تواند همان زاویهٔ فضایی ای را بپوشاند که جسم بزرگی در دوردست می تواند. اگر جسم را روی سطح کره ای به مرکز آن نقطه تصویر کنیم، زاویهٔ فضایی جسم متناسب است با مساحت بخشی از کره که جسم پوشانده است، تقسیم بر شعاع کره به توان دو:

که در این رابطه ضریب تناسب است.
یکای سنجش زاویهٔ فضایی در سیستم استاندارد بین المللی واحدها استرادیان است. در یکای استرادیان، ضریب تناسب برابر با یک است.
در مختصات کروی، جزء زاویهٔ فضایی برابر با است.
واحد زاویه سطحی، رادیان:
رادیان بر ثانیه، که با rad/s نشان داده می شود، یکای سرعت زاویه ای در سامانهٔ SI است. رادیان بر ثانیه، همچنین یکای بسامد زاویه ای نیز هست.
رادیان بر ثانیه، به صورت تغییر جهت گیری یک جسم بر حسب رادیان در هر ثانیه تعریف می شود. با توجه به اینکه رادیان یدون دیمانسیون است، از نظر ابعادی معادل با هرتز است.
یکی از کاربردهای مهم یکای رادیان بر ثانیه، در محاسبهٔ توان منتقل شده توسط یک محور دوار است. توان منتقل شده توسط یک محور دوار، P، (بر حسب وات) از حاصل ضرب سرعت دوران محور (بر حسب رادیان بر ثانیه) در گشتاور موجود در محور (بر حسب نیوتن متر) بدست می آید.

1- نمایش گرافیکی یکاهای SI
(الف)- نمایش به صورت درخت شکل 1) برگرفته از OIML (سازمان بین المللی اندازه شناسی قانونی) برای اولین بار در "بولتن OIML " در 1984 منتشر شده است.

شکل 1- "درخت دانش" نمایش اروپایی برای یکاهای SI

"درخت SI" دارای یک تنه می باشد که شاخه های اصلی آن یکاهای اصلی هستند،گردش در خلاف جهت عقربه های ساعت می باشد، یعنی از راست به چپ متر، کیلوگرم، ثانیه، آمپر، کلوین، مول و کاندلا ادغام این یکاهای اصلی طوری قرار گرفته اند که به شکل نیم دایره درآمده اند، تعداد بیشماری یکاهای متصل به هم، به شکل شاخه های یک درخت، در نتیجه به صورت یک نمودار درخت گونه در آمده است.
"کد رنگ های" ی زیر عبارتند از: قهوه ای – برای تنه و شاخه های ضخیخم تر، همراه با هفت یکای اصلی رنگ سبز – برای شاخه های نازکتر و دایره هایی که دارای نشانه هایی از یکاهای مشتق شده از یکاهای اصلی می باشد. رنگ قرمز – برای "سیب نیوتن" .
تمام اتصالات مشخص و به رنگ سبز هستند: خطوط ممتد نشاندهنده مضارب هستند، خطوط نقطه چین نشان دهنده تقسیمات هستند.
در این نمایش ، یکاهای اصلی به ریشه درخت نزدیکتر هستند، در حالیکه یکاهای مشتق از یکاهای اصلی به صورت شاخ و برگ درخت پراکنده شده اند.
باید توجه داشت که در این نوع نمایش، رادیان (یکای اندازهگیری سطح زاویه دار) و رادیان حجم دار هنوز هم به عنوان یکاهای مکمل محسوب می شوند – البته طبق مقررات SI تا 1995 معتبر بود ولی]2[در بیستمین CGPM، یکاهای مکمل منسوخ شد و این یکاها به عنوان یکاهای مشتق شده از ابعاد شناخته شد (به دو نمودار گرافیکی بعدی توجه کنید!).
به عنوان جایگاه "نیرو" و یکای آن، "نیوتن" که در بالای درخت قرار دارد آنرا به صورت یک سیب سرخ نشان داده اند.
(ب)- نمایش به صورت "اقماری" (شکل 2) طی سفر یک نویسنده به آسیا به دست آمده و از طرف موسسه تحقیقات استاندارد و علوم کره ،KRISS و مرکز استانداردهای اندازه گیری – موسسه تحقیقات و فناوری صنعتی تایوان R.O.C (با کسب مجوز) به صورت پوسترهای بزرگ در معرض دید عموم قرار گرفته است. به هرحال ماخذ اصلی آن معلوم نیست.

شکل 2- "سیستم اقماری" نمایش آسیایی برای یکاهای SI

در این نمودار "هفت سیاره" در اطراف یک بیضی به صورت شلجمی قرار دارند، در ارتباط با یکاهای پایه که قبلاً ذکر شده اند (در جهت خلاف عقربه های ساعت طولی و به طرف بالا، در سمت چپ، درست مانند نمایش قبل) و "ماهواره های" بسیار به عنوان یکاهای فرعی، به صورت مدارهای "دورانی" داخل محدوده بیضی شکل.
بنابراین، فضای بیشتری برای نمایش یکاهای SI فرعی وجود دارد، انشعاب و ارتباطات میانی آنها بیشتر دیده می شود و تمام تصویر با درک مستقیم و اطلاعات غنی تری نسبت به درخت SI "اروپایی" می باشد.
یکاهای اصلی به صورت کرات آبی ظاهر می شوند و یکاهای فرعی به صورت دایره های سبز. ارتباطات به صورت خطوط سبز برای مضارب، خطوط زرد برای تقسیم و خطوط قرمز برای سایر تبدیل ها کشیده شده اند (مثلاً کلوین به درجات سلسیوس).
یکی از شکل های جالب این گونه نمایش، یکاهای مکانیکی هستند که در سمت چپ تصویر قرار گرفته اند، در حالیکه یکاهای الکترو مغناطیس در وسط و سایر یکاها در سمت راست قرار دارند. همچنین کمیت های "انرژی زا" (با یکاهای آنها، J، W، W/m2 و غیره) بیشتر به صورت گروهی در اطراف مرکز بیضی، برخلاف ماهیت آنها (مکانیکی، الکتریکی و حرارتی).
"نیرو"، با یکای آن "نیوتن" توسط یک دائره نارنجی در سمت چپ نمودار تاکید شده است. کمیت "لحظه نیرو" همراه با یکای آن N.m، به عنوان پنجمین ارتباط با یکای"نیرو" به طور جداگانه دیده می شود.
(ج) نمودار "نقشه زیرزمینی" (به نام نویسنده آن نام گرفته است) توسط دکتر باری .ن تیلور 22 مارس 2004 در اینترنت گذاشته شده است، سپس پال تراستن، مدیر روابط عمومی انجمن متریک آمریکا شکل دیگری از آن را (کپی رایت 2006) در اینترنت گذاشت و نهایتاً به شکل مشابهی (شکل 3) توسط NIST (موسسه استانداردها و فناوری آمریکا) ]3[ انتشار یافت.

شکل 3- "نقشه زیرزمینی" نمایش آمریکائی برای یکاهای SI

این یک نوع "درخت" دیگر است، با خطوط اتصالات میانی، این نمایش، در سطح بالائی "قابل رویت" و "شفاف" می باشد با یک منطق گروهی مقادیر و یکاها. ستون اول برای یکاهای اصلی است. ستون دوم مختص یکاهای فرعی SI بدون نام های ویژه است (حجم، سطح، سرعت، شتاب) و ستون سوم نشاندهنده 22 یکای فرعی با نام است. تعدادی از یکاهای خاص بعضی از مقررات یا
فصل های فیزیک اضافه نشده اند برای مثال، کشش، مجوز دادن، نفوذپذیری الکتریکی، نفوذپذیری مغناطیسی، سطح علامت ، میرایی، ویسکوزیته، هدایت حرارتی و ظرفیت، بی نظمی، و غیره).
رنگ ها، معنای مشخصی ندارند. تفسیر خطوط اتصالاتی: خطوط ممتد نشاندهنده مضارب است خطوط نقطه چین نشاندهنده تقسیم می باشد.
این نمایش مستطیل شکل از دیدگاه استفاده از فضا و "تراکم اطلاعات" کاملاً بهینه است. مضافاً اینکه معادلات تعیین کننده یکاهای فرعی به وضوح ارائه شده است (مثلا:V/A ‗ Ω)
جایگاه "نیرو" ویکای آن "نیوتن" یک عامل اصلی و عمده است، و به همین دلیل در ستون اول، ردیف اول از یکاهای فرعی قرار دارد.
2- بعضی نظریه های مربوط به "نیرو" به عنوان کمیت فیزیکی
آتیلا نازلیدی از دید جهانی، انرژی، کار و قدرت را از چهار منظر متفاوت تعریف کرده است: مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی و حرارتی که نشاندهنده انتقال انرژی های مختلف است که می تواند در دنیا به وقوع پیوندد ]4[ چنانکه یکی از آنها را می توان در شکل 4 مشاهده کرد. در این تصویر"نیرو" در جایگاه اول قرار دارد و اندازه گیری الکتریکی آن توسط مبدل انرژی مناسبی انجام می شود.

شکل 4- تعاریف متفاوت کار (انرژی) و قدرت
نیرو یکی از پیچیده ترین کمیت های مکانیکی است. عبارتست ازکمیت مشتق شده در ISQ (سیستم بین المللی کمیت ها، که بر پایه SI است)، نیرو یک اندازه ده مهم فیزیکی است که کمیت های بسیار زیادی مانند فشار، گشتاور، کشش، و غیره به آن مربوط می شوند.
پنج روش الکتریکی، احساس نیرو توسط جاکوب فرادان ]5[ به ترتیب زیر طبقه بندی شده اند:
* توزین نیروی نا شناخته در مقابل نیروی گرانشی جرم استاندارد؛
* تعیین شتاب یک جسم با جرم مشخص که به آن نیرو اعمال شده است؛
* تبدیل نیروی متمرکز به فشار یک سیال منتشر شده و اندازه گیری فشار آن؛
* متوازن کردن نیرو در مقابل نیروئی که به صورت الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیک توسعه یافته است؛
* اندازه گیری کشش ایجاد شده در یک جسم الاستیک توسط نیروی ناشناخته.
ما سعی کردیم که یک رویکرد یکسان پیدا کنیم ]6[ تا اندازه گیری های نیرو را در یک ارتباط نزدیک با سایر کمیت های مکانیکی که به وسیله فرمول های فیزیکی ارتباط تنگاتنگی دارند مطرح کنیم. آخرین "هندبوک مقدمات مبدل های نیرو" ]7[ (با روی جلد که در شکل 5 نشان داده شده) دانش و
تکنیک های نیرو را سازماندهی می کند، و در این زمینه دو طبقه بندی پایه را پی ریزی می کند:
* 12 اصل و روش اندازه گیری نیرو
* 12 نوع اجزای الاستیک را برای مبدل های نیرو

هندبوک مبدل های نیرو

شکل 5 پشت و روی جلد "هندبوک مبدل های نیرو

" قسمت اول کتابچه "اصول و روش های اندازه گیری" نیرو را طبق طبقه بندی 12 گانه انواع مبدل های نیرو معرفی می کند:
مقاومتی، مقایسه ای، خازنی، پیزوالکتریک، الکترومغناطیس، الکترودینامیک، الکتریسیته القایی، جریان مستقیم الکترومغناطیس (اثر هال) سیم های ارتعاشی، وسایل ارتعاشی (میکرو)، صوتی ، ژیروسکوبی. دو فصل ویژه برای مراجعه به فنون ترازوی نیرو و روش های ادغام شده در اندازه گیری نیرو اختصاص دارد.
قسمت دوم در مورد "اجزای مبدلهای نیرو" (گیج کشش) بحث می کند، تبدیل مبدل نیروی کلاسیک به دیجیتال/ هوشمند همراه و هماهنگ با سه سیستم فرعی (حس گرها، الکترومکانیک ها و انفورماتیک ها). اجزای الاستیک "قلب" مبدل نیرو است و اساساً اجرای آن را به عهده دارد.
هندبوک فاصله خالی را در زمینه اندازه گیری نیرو پر می کند، هم خبرگان و هم تازه کارها بدون درنظر گرفتن علاقه خاص خود موضوعات مفید و ارزشمندی را در زمینه مبدل های نیرو در این هندبوک پیدا می کنند. در واقع این اولیه رساله تخصصی در این زمینه است.
ما معتقدیم که سه نوع نمایش پیشنهادی یکاهای اندازه گیری SI در ارتباط با هم – نمایش "درخت" (اروپایی)، نمودار "اقماری" (آسیایی) و دیاگرام "نقشه زیرزمینی" (آمریکایی) می تواند برای درک بهتر و بهتر ماهیت و ویژگی های فیزیکی کمیت نیرو مفید باشد.

واحدهای اندازه گیری گرما:
واحد اندازه گیری گرما در سیستم SI همان واحد انرژی یعنی ژول است. برای سنجش گرما واحدهای دیگری غیر از ژول به کار می رود که متداول ترین آن ها کالری است. یک کالری مقدار گرمایی است که اگر به یک گرم آب (آب با دمای 14.5 درجه) داده شود دمای آن به اندازه یک درجه سانتیگراد افزایش یابد. یک کیلوکالری برابر با ۱۰۰۰ کالری است. به بیان دیگر یک کیلوکالری، مقدار گرمای لازم برای افزایش یک درجه سانتیگرادی دمای یک کیلوگرم آب است. یک کالری تقریبا برابر با ۴.۱۸۴ ژول می باشد.
واحد دیگر گرما (BTU (British Thermal Units می باشد. BTU یک واحد حرارتی در سیستم انگلیسی بوده که عبارت است از مقدار گرمایی که می تواند درجه حرارت یک پوند آب را یک درجه فارنهایت بالا ببرد.

توان گرمایی : انرژی گرمایی در واحد زمان توان گرمایی نامیده می شود. ظرفیت گرمایی دستگاه های گرم کننده مانند دیگ، هواساز، مشعل و بخاری را بر حسب توان گرمایی بیان می کنند. واحد توان گرمایی ژول بر ثانیه یا وات می باشد. واحد دیگر متداول برای توان گرمایی کیلوکالری در ساعت است. هر کیلوکالری در ساعت برابر 1.162 وات است. (هر 860 کیلوکالری برابر یک کیلو وات است.)
تعریف دما: دمای یک جسم نشانه ای از سرعت متوسط مولکول های تشکیل دهنده آن است. دما کمیّتی است که اختلاف آن میان دو نقطه از یک جسم (یا دو جسم متّصل به هم)، باعث شار خود به خودی گرما از جسم با دمای بیشتر، به جسم با دمای کمتر می شود. یا میتوان در یک تعریف ساده تر و غیر رسمی گفت که: دما، معیاری برای سردی یا گرمیِ اجسام است.
وقتی به جسمی گرما (انرژی) می دهیم سرعت مولکول ها و انرژی جنبشی داخلی آن افزایش می یابد. این افزایش به صورت افزایش دما متجلی می شود. برعکس گرفتن گرما از جسم سرعت مولکول ها و دمای جسم Ria agent کاهش می یابد. بر اساس نظریه جنبشی مولکولی در صورتی که کاهش انرژی یک جسم تا به صفر ادامه داشته باشد دمای آن به صفر مطلق یعنی 273.15- می رسد و حرکت مولکولی کاملا متوقف می شود.
گرما و دما دو کمیت مرتبط به یکدیگر هستند، اما این به معنای آن نیست که هر دو یک کمیت و یک معنا هستند. دما را نباید با گرما که شکلی از انرژی است اشتباه کرد. دما میزان سرعت مولکول های یک جسم را نشان می دهد در حالی که گرما نه تنها نشان دهنده ی سرعت حرکت مولکول هاست بلکه تعیین کننده تعداد مولکول هایی است که تحت تاثیر آن قرار گرفته اند.
فرض کنید در اتاقی که به طور کامل بسته و ایزوله است کبریتی روشن نمایید. دماسنج نصب شده در اتاق با وجود اینکه دمای شعله کبریت بالای 1000 درجه سانتیگراد است تغییری نشان نمی دهد ولی اگر یک شمش فولادی به وزن 3000 کیلوگرم و دمای 200 درجه سانتیگراد داخل همان اتاق وارد شود دمای اتاق و ترموتر به سرعت افزایش می یابد. گرچه دمای شعله کبریت خیلی بیش تر از دمای شمش است ولی شمش فولادی گرمای خیلی بیشتری دارد و به همین دلیل دمای اتاق را بالا می برد.
همچنین توجه نمایید که انرژی می تواند منتقل شود، بدون اینکه دمای جسم تغییر نماید . به عنوان مثال در تبدیل یخ صفر درجه به آب صفر درجه، انرژی سیتم افزایش می یابد در حالیکه دمای جسم ثابت است.

اندازه گیری و واحد های دما: برای سنجش دما از "دماسنج" یا "ترمومتر" استفاده می شود. دماسنج شیشه ای بر اساس انبساط مایعات در اثر گرما عمل می کند. در دماسنج شیشه ای معمولا از الکل یا جیوه استفاده می شود. زیرا دمای انجماد آن ها پایین است و ضریب انبساط تقریبا ثابتی دارند. در دماسنج سلسیوس نقطه پایینی آن نقطه انجماد آب بوده و با °0 نشان داده می شود و نقطه بالایی آن نقطه جوش آب بوده و با °100 نمایش داده می شود. بین نقطه بالایی و پایینی به 100 قسمت تقسیم شده و هر قسمت یک درجه سلسیوس (سانتیگراد) نامیده می شود.
همان طور که گفته شد پایین ترین حد دما 273.15- درجه سانتیگراد است که صفر مطلق نامیده می شود. صفر مطلق نقطه پایین درجه بندی دیگری است که به آن درجه بندی مطلق می گویند. درجه بندی مطلق در سیستم SI درجه بندی کلوین (K)نامیده می شود و درجه آن معادل یک درجه سانتی گراد (C) است. یکی دیگر از واحد های اندازه گیری دما درجه فارنهایت (F) می باشد. در این مقیاس نقطه ذوب یخ 32 و نقطه جوش آب 212 انتخاب شده است و فاصله بین آن ها به 180 قسمت مساوی تقسیم شده است.

در ذیل کمیت ها وواحدات اساسی نشان داده شده اند :
١ – ستاندارد زمان : – هر پدیدهء تکرار شونده را میتوان به عنوان معیار زمان بکار برد . آونگ ( پاندول ) در حال نوسان ، یکدستگاه کتله و فنر و یا بلور و کوارتز میتوانند چنین پدیده ای را ایجاد نمایند . ثانیه واحد اساسی زمان است ، عبارت از مدتیست که برای 919263176 تعداد اهتزازات اتم سیزیوم 133 لازم میباشد . این معیار در بررسی های ساینتفک و علمی مورد استعمال دارد ، اما در معا ملات روزمره گردش زمین بدور خورشید را مورد استفاده قرار میدهند که به زمان جهانی معروف است . در این معیار یک ثانیه عبارت از 86400 / 1 حصهء شبانه روز میباشد .
٢- استاندارد طول : – متر واحد اساسی طول میباشد . فاصلهء را که نور درمدت 299792428 / 1 ثانیه از خلا عبور مینماید متر گفته اند . واحد بین المللی که در پیمایشهای روزمره مورد استفاده قرار دارد عبارت از طول میلهء پلاتین – ایریدیوم است که در ادارهء بین المللی اوزان و مقیاس ها نگهداری میشود . یک متر را برابر ده ملیونم فاصله بین قطب شمال تا استوا در امتداد نصف النهاری که از پاریس میگذرد در نظر گرفته اند. نمونه های دقیقی مطابق به آن ساخته شده و برای تعین استاندارد به سراسر دنیا فرستاده شده است .
٣- استاندارد کتله : – کیلوگرام واحد کتله میباشد . استاندارد بین المللی آن عبارت ازاستواهء است که از پلاتین و ایریدیوم ساخته شده و در ادارهء بین المللی اوزان و مقیاس ها در پاریس نگهداری میگردد . مطابق به آن استاندارد های ثانوی به کشور ها ارسال گردیده تا طبق آن درتعین استاندارد ها استفاده صورت گیرد .
٤ – امپیر : – امپیر واحد اساسی جریان برق میباشد . عبارت از اندازهء جریانی است که در یک ثانیه ازیک نقطهء ثابت یک هادی در حدود 6.241506 ضرب 10 به توان 15 الکترون عبورنماید . تعریف دیگری نیز وجود دارد . امپیر مقدار جریانی است که قوهء مشخصی را بین دو سیم موازی که هرکدام یک متر بوده ودر خلا قرار دارد ، ایجاد نماید . به افتخار نامAndre Ampere (1775 – 1836 ) فزیکدان فرانسه واحد جریان برق را امپیر مسما نموده اند .
٥ – کلوین : – کلوین واحد اسا سی حرارت است . عبارت از 273.16 /1 ام درجهء حرارت ترمودینامیکی نقاط سه گانهءآب میباشد . ( نقاط میعان ، غلیان و انجماد را نقاط سه گانه Triple point میگویند که درین نقاط اجسام ازیک حالت به حالت دیگر تغیرشکل مینماید) این واحد به افتخار عالم ریاضی و فزیک سکاتلیندی ( 1824 – 1927 ) Thomson 1st Lord Kelvin William ویلیام تامسن ( لرد کلوین اول ) نام گذاری شده است .
٦ – مول : – واحد اساسی ماده را مول نامگذاری نموده اند. مول مقدار مادهء راکه در یک سیستم وجود دارد نشان میدهد. تعداد ذراتی را که درهر مول وجود دارد عدد اووگدرو میگویند که به NA نشان داده شده به اندازهء 6.0221367 ضرب 10 به طاقت 23 ذرات در فی مول میباشد ) ( NA = 6.0221367.10^23particirs/mol .
٧ – شمع : – واحد اساسی شدت روشنایی شمع میباشد . عبارت از شدت منبع روشناییست با فریکانس مشخص ، طوریکه قیمت معینی از قوه دریک جهت مشخص را میدهد و برابر به مقدار 683/1 وات انرژی است که با فرکانس 54 ضرب10^14 هرتز در یک زاویهء سه بعدی یک ست رادیان steradian میتابد . ( واحد اندازه گیری زاویهء سه بعدی ، ست رادیان میباشد ) .

1