Unità di misura: definizione e sistema internazionale

Unità di misura, definizione.

L’unità di misura per definizione è una quantità stabilita e fissata di una grandezza. Tale quantità viene assunta come termine di confronto per tutte le grandezze della stessa specie. Di tutte le grandezze alcune sono considerate ed assunte come fondamentali in quanto ne discendono tutte le altre, chiamate derivate.

Queste grandezze sono incluse nel Sistema Internazionale delle unità di misura (S.I.). Si tratta di un “linguaggio” internazionale con cui tutti i paesi aderenti accettano di esprimere le misurazioni sul proprio territorio nazionale. Venne istituito in seguito alla Convenzione del Metro, un accordo stipulato nel 1875. All’epoca a firmare furono in 17, oggi invece i paesi membri sono 60.

Le sette unità di base: le quattro più usate…

Nel 1971 l’S.I: ha riconosciuto sette grandezze necessarie con le relative misure di riferimento. Sono le seguenti:

•  Lunghezza, con unità di misura il metro (m). La definizione teorica del metro è stata stabilita due volte, nel 1971 e nel 1983. La prima stabiliva la misura come 1/10 000 000 dell’arco del meridiano terrestre passante per Parigi e compreso fra il Polo Nord e l’Equatore. La seconda fa riferimento al metro come la distanza percorsa dalla luce in 1/299 792 458 di secondo. 

• Tempo, misurato con il secondo (s). Questo breve intervallo di tempo venne definito nel 1956 in termini di rivoluzione terrestre. Prima lo si indicava genericamente come  1/86 400 del giorno solare medio, ma era una definizione labile. Dal 1967 si considera invece la convenzione in termini di tempo atomico, tarato sull’isotopo 133 dell’atomo di cesio (Cs).

• Massa, con unità di misura il chilogrammo (kg). Questa misura così sfruttata nella vita quotidiana (pensiamo alla spesa) era tarata su un peso realizzato appositamente in lega di platino. Dal 2019 il riferimento è cambiato e ora per definirlo ci si basa sulla costante di Planck. 

• Temperatura, stimata in gradi Kelvin (K). Ideato nel 1847 da Lord Kelvin fissa lo zero della sua scala a quello che per noi corrisponde a -273,15°C. Il nostro zero, ossia la temperatura di fusione del ghiaccio, corrisponde a +273,15 K.

…e le tre meno note

• Quantità di sostanza, misurata in moli (mol). La sua definizione è un mantra in chimica ed enuncia quanto segue. La mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di Avogadro di molecole. Il numero di Avogadro è una costante fissata a 6,022 x 10^23. 

• Intensità di corrente elettrica, con unità di misura l’ampere (A). L’ampere è la corrente costante che percorrendo due conduttori paralleli, rettilinei filiformi posti alla distanza di 1 m l’uno dall’altro nel vuoto, produce tra i due conduttori una forza di 2x 10^-7 N/m. L’unità deve il suo nome al fisico francese Ampère, morto nel 1836.

• Intensità luminosa, espressa in candele (cd). La definizione ufficiale considera la candela come segue. L‘intensità luminosa emessa da una superficie di 1/600.000 mq di corpo nero ( radiatore integrale ) in una direzione  perpendicolare, alla temperatura di fusione del platino. La temperatura di fusione del platino corrisponde a 1772°C. 

 Le unità di misura derivate

•  Area, o superficie, espressa in metri quadrati (m²). Il metro quadrato corrisponde ad un quadrato avente il lato lungo un metro. Si utilizza per stimare l’estensione di oggetti bidimensionali (terreni, stanze, pareti…).

• Volume, misurato in metri cubi (m³). Questa unità di misura a differenza del metro quadro serve per dare una stima dell’estensione di corpi tridimensionali. Esiste una corrispondenza fra il decimetro cubo e il litro, che sono considerati equivalenti, Un metro cubo equivale dunque a 1000 litri.

• Densità, derivata dal rapporto fra chilogrammi e metri cubi (kg/m³). Si tratta del rapporto fra massa e volume di una sostanza. Per l’acqua pura alla temperatura di 4°C è fissata al valore di 1. 

• Forza, unità di misura è il Newton (N). Il Newton è derivato da massa, lunghezza e tempo, infatti la sua formula è kg x m/s². La forza è una grandezza vettoriale legata all’interazione fra due corpi. Quindi 1 N imprime a un corpo di massa 1kg un’accelerazione di 1 m/s².

• Velocità, misurata in m/s. Descrive lo stato di un corpo rispetto al suo moto. Si tratta di una grandezza vettoriale in quanto è definita da una direzione e da un verso riferendosi al movimento di un corpo. Dalla grandezza velocità deriva l’accelerazione espressa in m/s².

• Carica elettrica, viene misurata in Coulomb (C). Un Coulomb equivale alla quantità di carica trasportata in un secondo da un’intensità di corrente pari a 1 A. Si tratta di una grandezza fisica conservativa, costante in un sistema isolato.

• Lavoro, con unità di misura il Joule (J). Il Joule equivale al prodotto fra 1 Newton e 1 metro, come il lavoro deriva da forza x spostamento. Oltre che per il lavoro si usa per quantificare anche energia e calore.
•  Pressione, espressa in Pascal (Pa). La pressione è il rapporto fra la forza e la superficie su cui essa viene applicata. Un Pascal corrisponde a una forza di 1 N applicata su un’area di 1 metro quadrato. Prende il nome da Blaise Pascal, fisico e filosofo.