Las unidades vigentes en España según la ley 3/1985 de 18 de Marzo son las del sistema internacional de unidades (SI) que también es el vigente en toda la Comunidad Europea. El uso de este sistema (y su enseñanza) es obligatorio en todo el territorio del Estado Español.
Las definiciones oficiales de todas las unidades básicas SI son aprobadas por la Conferencia General. La primera de estas definiciones fue aprobada en 1889 y la más reciente en 1983. Estas definiciones son modificadas de vez en cuando para continuar la evolución de las técnicas de medida a fin de permitir una realización más exacta de las unidades básicas.
Las definiciones oficiales de todas las unidades básicas SI son aprobadas por la Conferencia General. La primera de estas definiciones fue aprobada en 1889 y la más reciente en 1983. Estas definiciones son modificadas de vez en cuando para continuar la evolución de las técnicas de medida a fin de permitir una realización más exacta de las unidades básicas.
Magnitud | Unidad del SI | |
Nombre | Símbolo | |
longitud | metro | m |
masa | kilogramo | kg |
tiempo | segundo | s |
intensidad eléctrica | amper | A |
temperatura termodinámica | kelvin | K |
cantidad de sustancia | mol | mol |
intensidad luminosa | candela | cd |
Unidad de longitud (metro)
La definición del metro basada en el prototipo internacional de platino iridio, en vigor desde 1889, había sido sustituida en la 11ª CGPM (1960) por una definición basada en una longitud de onda de una radiación del criptón 86, con el fin de mejorar la exactitud de la realización del metro. La 17ª CGPM (1983, Resolución 1; CR, 97 y Metrología, 1984,20, 25) ha sustituido en 1983 esta última definición por la siguiente:
El metro es la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío durante un espacio de tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
Esta definición tiene por efecto fijar la velocidad de la luz exactamente en 299 792 458m . s-1. El antiguo prototipo internacional del metro, que fue confirmado por la 1ª CGPMen 1889 (CR, 34-38), sigue conservado en el BIPM en las condiciones fijada en 1889.
Unidad de masa (kilogramo)
El prototipo internacional del kilogramo de platino iridio está conservado en el Bureau Internacional en las condiciones fijadas por la 1ª CGPM 1889 (CR, 34-38) cuando sancionó este prototipo y declaró:
Este prototipo será considerado desde ahora como unidad de masa.
La 3ª CGPM (1901; CR, 70), en una declaración tendente a eliminar la ambigüedad que existía en el uso normal del significado del término "peso", confirma que:
El kilogramo es la unidad de masa; igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.
Unidad de tiempo (segundo)
El segundo, unidad de tiempo, fue definido en origen como la fracción 1/86 400 del día solar medio. La definición exacta del "día solar medio" competía a los astrónomos. Sin embargo, sus trabajos han demostrado que el día solar medio no presenta las garantías requeridas de exactitud, debido a irregularidades de la rotación de la tierra. Para proporcionar más precisión a la unidad de tiempo, la 11ª CGPM (1960; CR, 86) establece una definición, otorgada por la Unión Astronómica Internacional que estaba fundada sobre el año tropical. De todas formas, las investigaciones experimentales ya habían demostrado que un patrón atómico de intervalo de tiempo, basado en la transición entre dos niveles de energía de un átomo o de una molécula, podía ser realizado y reproducido con una exactitud mucho mas elevada. Considerando que una definición de alta precisión de la unidad de tiempo del Sistema Internacional era indispensable, la 13ª CGPM (1967-1968, Resolución 1; CR, 103 y Metrología, 1968, 4, 43) sustituyó la definición del segundo por la siguiente:
El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo decesio 133.
Durante su sesión de 1997, el Comité Internacional confirmó que:
Esta definición se refiere a un átomo de cesio en reposo, a una temperatura de 0 K.
Unidad de la corriente eléctrica (amperio)
Unidades eléctricas, llamadas "internacionales", para la corriente y para la resistencia, fueron introducidas por el Congreso Internacional de electricidad, celebrado en Chicago en 1893, y las definiciones del amperio "internacional" y del ohmio "internacional" fueron confirmados por la Conferencia Internacional de Londres en 1908.
Aunque la opinión unánime de reemplazar estas unidades "internacionales" por unidades llamadas "absolutas" ya fue puesto de manifiesto en la 8ª CGPM (1933), la decisión formal de suprimir estas unidades "internacionales" fue tomada por la 9º CGPM (1948) que adoptó para el amperio, unidad de corriente eléctrica, la definición siguiente propuesta por el Comité Internacional (1946, Resolución 2 ; PV, 20, 129-137):
El amperio es la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de 1 mmetro uno del otro en el vacío, produciría entre esos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por metro de longitud.
La expresión "unidad MKS de fuerza" que figura en el texto original de 1946 ha sido sustituida aquí por "newton", nombre adoptado para esta unidad por la 9ª CGPM (1948, Resolución 7; CR, 70). Esta definición tiene por efecto el fijar la permeabilidad del vacíoa 4p x 10-7 H . m-1 exactamente.
Unidad de temperatura termodinámica (kelvin)
La definición de unidad de temperatura termodinámica fue en realidad otorgada por la 10ª CGPM (1954, Resolución 3 ; CR, 79) que eligió el punto triple del agua como punto fijo fundamental atribuyéndole la temperatura de 273,16 K por definición. La 13ª CGPM, (1967-1968, Resolución 3 ; CR, 104 y Metrología, 1968, 4, 43) adoptó el nombre Kelvin (símbolo K) en vez de "grado kelvin" (símbolo ºK) y definió la unidad de temperatura termodinámica como sigue (Resolución 4; CR 104 y Metrología, 1968, 4, 43):
El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Debido al modo en que las escalas de temperatura eran habitualmente definidas, resultó de uso corriente expresar la temperatura termodinámica, símbolo T, en función de su diferencia en razón a la temperatura de referencia To= 273,15 K, punto de congelación del agua. Esta diferencia de temperatura es llamada temperatura Celsius, símbolo t, y es definida por la ecuación:
t = T - T0
La unidad de temperatura Celsius es el grado Celsius, símbolo º C, igual a la unidad kelvin por definición. Un intervalo o una diferencia de temperatura puede expresarse tanto en kelvin como en grados Celsius (13ª CGPM, 1967-1968, Resolución 3, mencionada anteriormente). El valor numérico de una temperatura Celsius texpresada en grados Celsius es dada por la relación:
t/º C = T/K - 273,15
El kelvin y el grado Celsius son también unidades de la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90) adoptada por el Comité Internacional en 1989 en su Recomendación 5 (CI-1989) (PV, 57, 26 y Metrología, 1990, 27, 13).
Unidad de cantidad de sustancia (mol)
Después del descubrimiento de las leyes fundamentales de la química, se ha utilizado, para especificar las cantidades de los diversos elementos o compuestos químicos, unidades que llevan, por ejemplo, los nombres de "átomo-gramo" y "molécula-gramo". Esas unidades estaban ligadas directamente a los "pesos atómicos" y a los "pesos moleculares" que eran en realidad masas relativas. Los "pesos atómicos" fueron primeramente ligados al del elemento químico oxígeno, tomado por convención igual a 16. Pero, mientras que los físicos separaban los isótopos con el espectrómetro de masa y atribuían el valor 16 a uno de los isótopos del oxígeno, los químicos atribuían el mismo valor a la mezcla (de composición ligeramente variable) de los isótopos 16, 17 y 18 que constituían el elemento oxígeno natural. Un acuerdo entre la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (UIPPA) y la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (UICPA) puso fin a esta dualidad en 1959-1960. Desde entonces, físicos y químicos han convenido atribuir el valor 12, exactamente, al "peso atómico", o según unaformulación mas correcta a la masa atómica relativa, del isótopo 12 de carbono (carbono 12, 12C). La escala unificada así obtenida da valores de masas atómicas relativos.
Quedaba definir la unidad de cantidad de masa fijando la masa correspondiente al carbono 12; por un acuerdo internacional, esta masa fue fijada a 0,012 kg y la unidad de magnitud "cantidad de sustancia" recibió el nombre de mol (símbolo mol).
Siguiendo las propuestas del UIPPA, de UICPA y de ISO, el Comité Internacional dio en 1967 y confirmó en 1969 una definición del mol que fue finalmente adoptada por la 14ª CGPM (1971, Resolución 3; CR, 78 y Metrología, 1972, 8, 36):
- El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que tiene tantas entidades elementales como hay átomos en 0,012 kilogramos de carbono 12; su símbolo es el "mol".
- Cuando se emplea el mol, las entidades elementales deben ser especificadas y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, y otras partículas o agrupamientos especificados de tales partículas.
En 1980, el Comité Internacional aprobó el acta del CCU (1980) que precisaba:
En esta definición, se entiende que se refiere a átomos de carbono 12 no ligados, en reposo y en su estado fundamental.
Unidad de intensidad luminosa (candela)
Las unidades de intensidad luminosa fundadas sobre los patrones de llama o filamento incandescente, que estaban en uso en diferentes países antes de 1948, fueron primero reemplazados por la "nueva vela", basada en la luminiscencia del radiador de Planck (cuerpo negro) a la temperatura de congelación del platino. Esta modificación fue preparada ya antes de 1937 por la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE) y por el Comité Internacional; la decisión fue tomada por el Comité Internacional en 1946. Fue ratificada en 1948 por la 9ª CGPM que adoptó para esta unidad un nuevo nombre internacional, la candela (símbolo cd) ; en 1967, la 13ª CGPM (Resolución 5 ; CR, 104 y Metrología, 1968, 4, 43-44) dio una forma enmendada a la definición de 1946.
En 1979, a causa de las dificultades experimentales de realización del radiador de Planck a las temperatura elevadas y de las nuevas posibilidades ofrecidas por la radiometría, es decir la medida de la potencia de las radiaciones ópticas, la 16ª CGPM (1979, Resolución 3; CR, 100 y Metrología, 1980, 16, 56) adoptó una nueva definición de la candela:
La candela es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hercios y cuya intensidad de energía en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián.
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La definición del metro basada en el prototipo internacional de platino iridio, en vigor desde 1889, había sido sustituida en la 11ª CGPM (1960) por una definición basada en una longitud de onda de una radiación del criptón 86, con el fin de mejorar la exactitud de la realización del metro. La 17ª CGPM (1983, Resolución 1; CR, 97 y Metrología, 1984,20, 25) ha sustituido en 1983 esta última definición por la siguiente:
El metro es la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío durante un espacio de tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
Esta definición tiene por efecto fijar la velocidad de la luz exactamente en 299 792 458m . s-1. El antiguo prototipo internacional del metro, que fue confirmado por la 1ª CGPMen 1889 (CR, 34-38), sigue conservado en el BIPM en las condiciones fijada en 1889.
Unidad de masa (kilogramo)
El prototipo internacional del kilogramo de platino iridio está conservado en el Bureau Internacional en las condiciones fijadas por la 1ª CGPM 1889 (CR, 34-38) cuando sancionó este prototipo y declaró:
Este prototipo será considerado desde ahora como unidad de masa.
La 3ª CGPM (1901; CR, 70), en una declaración tendente a eliminar la ambigüedad que existía en el uso normal del significado del término "peso", confirma que:
El kilogramo es la unidad de masa; igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.
Unidad de tiempo (segundo)
El segundo, unidad de tiempo, fue definido en origen como la fracción 1/86 400 del día solar medio. La definición exacta del "día solar medio" competía a los astrónomos. Sin embargo, sus trabajos han demostrado que el día solar medio no presenta las garantías requeridas de exactitud, debido a irregularidades de la rotación de la tierra. Para proporcionar más precisión a la unidad de tiempo, la 11ª CGPM (1960; CR, 86) establece una definición, otorgada por la Unión Astronómica Internacional que estaba fundada sobre el año tropical. De todas formas, las investigaciones experimentales ya habían demostrado que un patrón atómico de intervalo de tiempo, basado en la transición entre dos niveles de energía de un átomo o de una molécula, podía ser realizado y reproducido con una exactitud mucho mas elevada. Considerando que una definición de alta precisión de la unidad de tiempo del Sistema Internacional era indispensable, la 13ª CGPM (1967-1968, Resolución 1; CR, 103 y Metrología, 1968, 4, 43) sustituyó la definición del segundo por la siguiente:
El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo decesio 133.
Durante su sesión de 1997, el Comité Internacional confirmó que:
Esta definición se refiere a un átomo de cesio en reposo, a una temperatura de 0 K.
Unidad de la corriente eléctrica (amperio)
Unidades eléctricas, llamadas "internacionales", para la corriente y para la resistencia, fueron introducidas por el Congreso Internacional de electricidad, celebrado en Chicago en 1893, y las definiciones del amperio "internacional" y del ohmio "internacional" fueron confirmados por la Conferencia Internacional de Londres en 1908.
Aunque la opinión unánime de reemplazar estas unidades "internacionales" por unidades llamadas "absolutas" ya fue puesto de manifiesto en la 8ª CGPM (1933), la decisión formal de suprimir estas unidades "internacionales" fue tomada por la 9º CGPM (1948) que adoptó para el amperio, unidad de corriente eléctrica, la definición siguiente propuesta por el Comité Internacional (1946, Resolución 2 ; PV, 20, 129-137):
El amperio es la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de 1 mmetro uno del otro en el vacío, produciría entre esos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por metro de longitud.
La expresión "unidad MKS de fuerza" que figura en el texto original de 1946 ha sido sustituida aquí por "newton", nombre adoptado para esta unidad por la 9ª CGPM (1948, Resolución 7; CR, 70). Esta definición tiene por efecto el fijar la permeabilidad del vacíoa 4p x 10-7 H . m-1 exactamente.
Unidad de temperatura termodinámica (kelvin)
La definición de unidad de temperatura termodinámica fue en realidad otorgada por la 10ª CGPM (1954, Resolución 3 ; CR, 79) que eligió el punto triple del agua como punto fijo fundamental atribuyéndole la temperatura de 273,16 K por definición. La 13ª CGPM, (1967-1968, Resolución 3 ; CR, 104 y Metrología, 1968, 4, 43) adoptó el nombre Kelvin (símbolo K) en vez de "grado kelvin" (símbolo ºK) y definió la unidad de temperatura termodinámica como sigue (Resolución 4; CR 104 y Metrología, 1968, 4, 43):
El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Debido al modo en que las escalas de temperatura eran habitualmente definidas, resultó de uso corriente expresar la temperatura termodinámica, símbolo T, en función de su diferencia en razón a la temperatura de referencia To= 273,15 K, punto de congelación del agua. Esta diferencia de temperatura es llamada temperatura Celsius, símbolo t, y es definida por la ecuación:
t = T - T0
La unidad de temperatura Celsius es el grado Celsius, símbolo º C, igual a la unidad kelvin por definición. Un intervalo o una diferencia de temperatura puede expresarse tanto en kelvin como en grados Celsius (13ª CGPM, 1967-1968, Resolución 3, mencionada anteriormente). El valor numérico de una temperatura Celsius texpresada en grados Celsius es dada por la relación:
t/º C = T/K - 273,15
El kelvin y el grado Celsius son también unidades de la Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90) adoptada por el Comité Internacional en 1989 en su Recomendación 5 (CI-1989) (PV, 57, 26 y Metrología, 1990, 27, 13).
Unidad de cantidad de sustancia (mol)
Después del descubrimiento de las leyes fundamentales de la química, se ha utilizado, para especificar las cantidades de los diversos elementos o compuestos químicos, unidades que llevan, por ejemplo, los nombres de "átomo-gramo" y "molécula-gramo". Esas unidades estaban ligadas directamente a los "pesos atómicos" y a los "pesos moleculares" que eran en realidad masas relativas. Los "pesos atómicos" fueron primeramente ligados al del elemento químico oxígeno, tomado por convención igual a 16. Pero, mientras que los físicos separaban los isótopos con el espectrómetro de masa y atribuían el valor 16 a uno de los isótopos del oxígeno, los químicos atribuían el mismo valor a la mezcla (de composición ligeramente variable) de los isótopos 16, 17 y 18 que constituían el elemento oxígeno natural. Un acuerdo entre la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (UIPPA) y la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (UICPA) puso fin a esta dualidad en 1959-1960. Desde entonces, físicos y químicos han convenido atribuir el valor 12, exactamente, al "peso atómico", o según unaformulación mas correcta a la masa atómica relativa, del isótopo 12 de carbono (carbono 12, 12C). La escala unificada así obtenida da valores de masas atómicas relativos.
Quedaba definir la unidad de cantidad de masa fijando la masa correspondiente al carbono 12; por un acuerdo internacional, esta masa fue fijada a 0,012 kg y la unidad de magnitud "cantidad de sustancia" recibió el nombre de mol (símbolo mol).
Siguiendo las propuestas del UIPPA, de UICPA y de ISO, el Comité Internacional dio en 1967 y confirmó en 1969 una definición del mol que fue finalmente adoptada por la 14ª CGPM (1971, Resolución 3; CR, 78 y Metrología, 1972, 8, 36):
- El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que tiene tantas entidades elementales como hay átomos en 0,012 kilogramos de carbono 12; su símbolo es el "mol".
- Cuando se emplea el mol, las entidades elementales deben ser especificadas y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, y otras partículas o agrupamientos especificados de tales partículas.
En 1980, el Comité Internacional aprobó el acta del CCU (1980) que precisaba:
En esta definición, se entiende que se refiere a átomos de carbono 12 no ligados, en reposo y en su estado fundamental.
Unidad de intensidad luminosa (candela)
Las unidades de intensidad luminosa fundadas sobre los patrones de llama o filamento incandescente, que estaban en uso en diferentes países antes de 1948, fueron primero reemplazados por la "nueva vela", basada en la luminiscencia del radiador de Planck (cuerpo negro) a la temperatura de congelación del platino. Esta modificación fue preparada ya antes de 1937 por la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE) y por el Comité Internacional; la decisión fue tomada por el Comité Internacional en 1946. Fue ratificada en 1948 por la 9ª CGPM que adoptó para esta unidad un nuevo nombre internacional, la candela (símbolo cd) ; en 1967, la 13ª CGPM (Resolución 5 ; CR, 104 y Metrología, 1968, 4, 43-44) dio una forma enmendada a la definición de 1946.
En 1979, a causa de las dificultades experimentales de realización del radiador de Planck a las temperatura elevadas y de las nuevas posibilidades ofrecidas por la radiometría, es decir la medida de la potencia de las radiaciones ópticas, la 16ª CGPM (1979, Resolución 3; CR, 100 y Metrología, 1980, 16, 56) adoptó una nueva definición de la candela:
La candela es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hercios y cuya intensidad de energía en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián.
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