🔬🔭Il nuovo Sistema Internazionale delle unità di misura

PILLOLE DI FISICA CHIMICA

Tutte le scienze naturali, come ad esempio la chimica, la fisica e la biologia sono scienze sperimentali. Abbiamo bisogno quindi di misurare! Misurare, tecnicamente, significa determinare il valore di una grandezza fisica. Tale valore, per essere misurato, deve essere rapportato ad una determinata unità di misura tramite l’utilizzo di un opportuno strumento di misura.

Quando si esegue una misura si confronta la grandezza fisica da misurare con un’altra grandezza della stessa specie assunta come unità di misura di base.

Quindi se dico che la lunghezza di una stanza è 10 metri sta a significare che è dieci volte il metro, l’unità di misura di base della lunghezza.

La necessità di misurare, confrontare gli oggetti dell’esperienza, è un’ attività che possiamo riscontrare sin dalla preistoria del genere umano. Contare, confrontare, classificare e quindi pesare e misurare sono tra le prime fondamentali esigenze umane anche perché molto spesso sono la base inconscia di una scelta.

Ci sono moltissime testimonianze riguardanti le organizzazioni metrologiche e gli strumenti di misura sia in civiltà vicine a noi sia in civiltà più lontane. Lo sapevano benissimo gli antichi egizi, che erano degli abili matematici e astronomi. Reperti iconografici dimostrano che queste civiltà erano in grado di utilizzare e misurare masse e lunghezze con strumenti molto tecnologici per l’epoca. La misura era talmente importante, da essere fatta rientrare nella simbologia religiosa.

Le unità di lunghezza basate anche sul corpo umano sono state utilizzate per migliaia di anni. Ad esempio, il cubito era un’unità che indicava la lunghezza dal gomito alla punta delle dita. Questa unità era utilizzata nelle culture antiche in Mesopotamia, in Egitto e a Roma.

Tutto straordinario, ma c’era solo un piccolo inconveniente. Ovviamente la lunghezza del gomito o di altre parti del corpo non per forza è uguale per tutti gli uomini o donne. Questo rendeva la misura non unitaria.

Il primo passo nello sviluppo dell’attuale Sistema di Unità di Misura può essere fatto risalire alla rivoluzione francese. L’Assemblea Nazionale Costituente francese, su proposta di Charles-Maurice de Talleyrand-Périgord, decise di adottare un sistema unificato di pesi e misure.

Il sistema delle unità di misura, che dal 1960 si chiama Sistema Internazionale (SI), è da sempre in evoluzione.

Nel tempo non solo è aumentato il numero delle unità di misura di base – da tre a sette – ma anche le definizioni delle unità hanno subito cambiamenti.

Le sette unità di misura di base – metro, chilogrammo, secondo, ampere, kelvin, mole e candela – erano all’inizio definite per mezzo di oggetti fisici o proprietà della materia.

Il nuovo Sistema Internazionale delle unità di misura è entrato in vigore il 20 maggio 2019.

Il logo del nuovo Sistema Internazionale, in cui tutte le unità di misura vengono ridefinite in termini di costanti della fisica.

Una vera e propria rivoluzione in quanto da oggi vengono ridefinite le 7 unità di misura fondamentali, chilogrammo, metro, secondo, ampere, kelvin, candela e mole, ora tutte legate non più a campioni fisici ma a formule basate su costanti universali ed immutabili della fisica: frequenza fondamentale del Cesio 133 , la velocità della luce nel vuoto , costante di Plank , carica dell’elettrone , costante di Boltzmann , numero di Avogadro , efficienza luminosa della radiazione monocromatica a frequenza fissa

Ecco le nuove definizioni:

Il secondo, simbolo s, è l’unità di misura del tempo. È definito a partire dalla frequenza di transizione a riposo di un atomo di Cesio 133, che è definita essere 9192631770 s^-1

Il metro, simbolo m, è l’unità di misura della lunghezza. È definito fissando il valore numerico della velocità della luce nel vuoto a 299792458 m⋅s^-1

Il chilogrammo, simbolo kg, è l’unità di misura della massa. È definito fissando il valore numerico della costante di Planck a 6,62607015 × 10^-34 kg⋅m²⋅s^-1

L’ampere, simbolo A, è l’unità di misura della corrente elettrica. Viene definito fissando il valore numerico della carica elementare e a 1.602176634 × 10^-19 A⋅s

Il kelvin, simbolo K, è l’unità di misura della temperatura. Viene definito fissando il valore numerico della costante di Boltzmann k come 1.380649 × 10^-23 kg⋅m²⋅s^-2⋅K^-1

La mole, simbolo mol, è l’unità di misura della quantità di sostanza. Una mole contiene esattamente 6.02214076 × 10²³ entità elementari. Questo numero è il valore numerico della costante di Avogadro, NA, espresso nell’unità mol^-1

La candela, simbolo cd, è l’unità di misura dell’intensità luminosa in una determinata direzione. Viene definito fissando a 683 lm⋅W^-1 il valore numerico dell’efficienza luminosa di una radiazione monocromatica di frequenza 540 × 10¹² Hz.