Satuan

                      Setiap Besaran  ( Fisika ) selalu memiliki satuan dan sebuah besaran yang dapat memiliki lebih dari 1 sistem satuan . Misalnya satuan masa bisa berupa kilogram (Kg) yang dinyatakan dalam Satuan Internasional (SI) atau slug dalam British. Disini kita hanya membahas tentang satuan SI dan satuan lainya akan dibahas pada bab tersendiri.

1.     METER

Meter adalah satuan dasar untuk ukuran panjang dalam sistem SI. Satuan ini didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh dalam perjalanan cahaya di ruang hampa (vakum) selama 1/299.792.458 detik. Satuan meter disingkat menggunakan simbol m. Meter bisa ditulis sebagai metre dalam bahasa Inggris, atau meter dengan ejaan Amerika. Patut diperhatikan bahwa definisi meter sebagai satuan dasar panjang adalah bergantung dari definisi detik, seperti yang ditunjukan oleh persamaan di atas.

Awalan yang sering digunakan untuk kelipatan meter adalah sebagai berikut.

• 10^-12 meter = pikometer (pm, dari picometer)
• 10^-9 meter = nanometer (nm), dari sini muncul istilah nanoteknologi, karena berkaitan dengan material berukuran dalam kisaran satuan nanometer
• 10^-6 meter = mikrometer (μm)
• 10^-3 meter = milimeter (mm)
• 10^-2 meter = sentimeter (cm, dari centimeter)
• 10^-1 meter = desimeter (dm)
• 10¹ meter = dekameter (dam, dari decameter)
• 10² meter = hektometer (hm, dari hectometer)
• 10³ meter = kilometer (km)
• 10⁶ meter = megameter (Mm)
• 10⁹ meter = gigameter (Gm)
• 10¹² meter = terameter (Tm)

2.     DETIK ( SEKON )

Detik atau sekon adalah satuan waktu dalam SI (Sistem Internasional, lihat unit SI) yang didefinisikan sebagai durasi selama 9.192.631.770 kali periode radiasi yang berkaitan dengan transisi dari dua tingkat hyperfine dalam keadaan ground state dari atom cesium-133 pada suhu nol kelvin. Dalam penggunaan yang paling umum, satu detik adalah 1/60 dari satu menit, dan 1/3600 dari satu jam.

Sejarah Detik ( sekon )

Pada awalnya, istilah second dalam bahasa Inggris dikenal sebagai "second minute" (menit kedua), yang berarti bagian kecil dari satu jam. Bagian yang pertama dikenal sebagai "prime minute" (menit perdana) yang sama dengan menit seperti yang dikenal sekarang. Besarnya pembagian ini terpaku pada 1/60, yaitu, ada 60 menit di dalam satu jam dan ada 60 detik di dalam satu menit. Ini mungkin disebabkan oleh pengaruh orang-orang Babylonia, yang menggunakan hitungan sistem berdasarkan sexagesimal (basis 60). Istilah jam sendiri sudah ditemukan oleh orang-orang Mesir dalam putaran bumi sebagai 1/24 dari mean hari matahari. Ini membuat detik sebagai 1/86.400 dari mean hari matahari.

Di tahun 1956, International Committee for Weights and Measures (CIPM), dibawah mandat yang diberikan oleh General Conference on Weights and Measures (CGPM) ke sepuluh di tahun 1954, menjabarkan detik dalam periode putaran bumi disekeliling matahari di saat epoch, karena pada saat itu telah disadari bahwa putaran bumi di sumbunya tidak cukup seragam untuk digunakan sebagai standar waktu. Gerakan bumi itu digambarkan di Newcomb's Tables of the Sun (Daftar matahari Newcomb), yang mana memberikan rumusan untuk gerakan matahari pada epoch di tahun 1900 berdasarkan observasi astronomi dibuat selama abad ke delapanbelas dan sembilanbelas. Dengan demikian detik didefinisikan sebagai

1/31.556.925,9747 bagian dari tahun matahari di tanggal 0 Januari 1900 jam 12 waktu ephemeris.

Definisi ini diratifikasi oleh General Conference on Weights and Measures ke sebelas di tahun 1960. Referensi ke tahun 1900 bukan berarti ini adalah epoch dari mean hari matahari yang berisikan 86.400 detik. Melainkan ini adalah epoch dari tahun tropis yang berisi 31.556.925,9747 detik dari Waktu Ephemeris. Waktu Ephemeris (Ephemeris Time - ET) telah didefinisikan sebagai ukuran waktu yang memberikan posisi obyek angkasa yang terlihat sesuai dengan teori gerakan dinamis Newton.

Dengan dibuatnya jam atom, maka ditentukanlah penggunaan jam atom sebagai dasar pendefinisian dari detik, bukan lagi dengan putaran bumi.

Dari hasil kerja beberapa tahun, dua astronomer di United States Naval Observatory (USNO) dan dua astronomer di National Physical Laboratory (Teddington, England) menentukan hubungan dari hyperfine transition frequency atom caesium dan detik ephemeris. Dengan menggunakan metode pengukuran common-view berdasarkan sinyal yang diterima dari stasiun radio WWV, mereka menentukan bahwa gerakan orbital bulan disekeliling bumi, yang dari mana gerakan jelas matahari bisa diterka, di dalam satuan waktu jam atom. Sebagai hasilnya, di tahun 1967, General Conference on Weights and Measures mendefinisikan detik dari waktu atom dalam International System of Units (SI) sebagai

Durasi sepanjang 9.192.631.770 periode dari radiasi sehubungan dengan transisi antara dua hyperfine level dari ground state dari atom caesium-133.

Ground state didefinisikan di ketidak-adaan (nol) medan magnet. Detik yang didefinisikan tersebut adalah sama dengan detik ephemeris.

Definisi detik yang selanjutnya adalah disempurnakan di pertemuan BIPM untuk menyertakan kalimat

Definisi ini mengacu pada atom caesium yang diam pada temperatur 0 K.

Dalam prakteknya, ini berarti bahwa realisasi detik dengan ketepatan tinggi harus mengkompensasi efek dari radiasi sekelilingnya untuk mencoba mengextrapolasikan ke harga detik seperti yang disebutkan di atas.

3.     AMPERE

Dalam fisika, ampere dilambangkan dengan A, adalah satuan SI untuk arus listrik. Satu ampere adalah suatu arus listrik yang mengalir, sedemikian sehingga di antara dua penghantar lurus dengan panjang tak terhingga, dengan penampang yang dapat diabaikan, dan ditempatkan terpisah dengan jarak satu meter dalam vakum, menghasilkan gaya sebesar 2 × 10^-7 newton per meter. Satuan ini diambil dari nama André-Marie Ampère, salah satu penemu elektromagnetisme.

4.     KELVIN

Skala Kelvin (simbol: K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika gerakan molekuler berhenti), dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01 °C). Skala suhu Celsius kini didefinisikan berdasarkan kelvin.   Kelvin dinamakan berdasarkan seorang fisikawan dan insinyur Inggris, William Thomson, 1st Baron Kelvin.

Perkataan kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol °, berbeda dengan Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran sementara kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 (di Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-10, Resolusi 3, CR 79), namanya adalah "derajat kelvin" dan ditulis °K; kata "derajat" dibuang pada 1967 (CPGM ke-13, Resolusi 3, CR 104).

Perhatikan bahwa simbol unit kelvin selalu menggunakan huruf besar K dan tidak pernah dimiringkan. Tidak seperti skala suhu yang menggunakan simbol derajat, selalu ada spasi di antara angka dan huruf K-nya, sama seperti unit SI lainnya.

 

Faktor konversi

Dalam sistem termodinamika, energi yang dibawa partikel sebanding dengan suhu absolut, serta melibatkan konstanta proporsionalitas yang dikenal sebagai konstanta Boltzmann. Dengan demikian, suhu partikel dapat dikoversi menjadi kandungan energi atau, sebaliknya, menghitung energi partikel pada suhu tertentu di bawah ini:

elektronvolt ke kelvin

kelvin ke elektronvolt

5.     CANDELA

Candela adalah kuat penerangan secara tegak lurus pada permukaan yang luasnya 1/600.000m²  dari sebuah benda hitam pada titik beku platina (2046,65 kelvin ) pada tekanan 101325 Newton/m²

6.     MOL

Mol adalah satuan dasar SI yang mengukur jumlah zat. Istilah "mol" pertama kali diciptakan oleh Wilhem Ostwald dalam bahasa Jerman pada tahun 1893, walaupun sebelumnya telah terdapat konsep massa ekuivalen seabad sebelumnya. Istilah mol diperkirakan berasal dari kata bahasa Jerman Molekül. Nama gram atom dan gram molekul juga pernah digunakan dengan artian yang sama dengan mol, namun sekarang sudah tidak digunakan.

Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat suatu sistem yang mengandung "entitas elementer" (atom, molekul, ion, elektron) sebanyak atom-atom yang berada dalam 12 gram karbon-12. Sehingga:

• satu mol besi mengandung sejumlah atom yang sama banyaknya dengan satu mol emas;
• satu mol benzena mengandung sejumlah molekul yang sama banyaknya dengan satu mol air;
• jumlah atom dalam satu mol besi adalah sama dengan jumlah molekul dalam satu mol air.

Terdapat miskonsepsi yang umum bahwa mol didefinisikan menurut tetapan Avogadro (juga disebut "bilangan Avogadro"). Namun kita tidak perlulah mengetahui jumlah atom ataupun molekul yang ada dalam suatu zat untuk menggunakan satuan mol, dan sebenarnya pula pengukuran jumlah zat dilakukan pertama kali sebelum adanya teori atom modern. Definisi mutakhir mol disepakati pada tahun 1960-an.  Sebelumnya, definisi mol didasarkan pada berat atom hidrogen, berat atom oksigen, dan massa atom relatif oksigen-16. Keempat definisi ini memiliki tingkat perbedaan yang lebih kecil dari 1%.

Metode yang paling umum untuk mengukur jumlah zat adalah dengan mengukur massanya dan kemudian membagi nilai massanya dengan massa molar zat tersebut. Massa molar dapat dihitung dengan mudah dari nilai tabulasi bobot atom dan tetapan massa molar (didefinisikan sebagai 1 g/mol). Metode lainnya meliputi penggunaan volume molar ataupun pengukuran muatan listrik

Mol sebagai satuan dasar

Sejak diadopsinya mol ke dalam Satuan SI, terdapat sejumlah kritikan yang mengkritik penggunaan mol yang disamakan dengan satuan meter dan detik.^[3] Kritikan yang ada dapat diringkas sebagai berikut:

• jumlah zat bukanlah benar-benar kuantitas fisik (ataupun dimensi) yang sebenarnya. Ia bertumpang tindih dengan satuan massa, sehingga mol tidak seharusnyalah menjadi satuan dasar;
• mol hanyalah suatu cara untuk merujuk pada nilai jumlah yang sangat besar.

Dalam kimia telah lama diketahui sejak dicetuskannya Hukum perbandingan tetap oleh Joseph Proust, bahwa pengetahuan hanya pada massa tiap-tiap komponen dalam suatu sistem kimiawi tidaklah cukup untuk mendefinisikan sistem kimiawi tersebut. Jumlah zat yang diekspresikan sebagai massa haruslah dibagi dengan suatu "nilai perbandingan tetap", sehingga ia barulah mengandung informasi yang hilang dari pengukuran massa. Seperti yang ditunjukkan oleh John Dalton pada Hukum tekanan parsial tahun 1803, pengukuran massa tidaklah seperlunya dilakukan untuk mengukur jumlah zat. Terdapat banyak hubungan fisik antara jumlah zat dengan kuantitas fisik lainnya (conotohnya hubungan dalam hukum gas ideal). Istilah "mol" pertama kali digunakan dalam buku teks untuk mendeskripsikan sfiat-sifat koligatif ini.

Terdapat pula miskonsepsi bahwa mol hanyalah berfungsi sebagai alat bantu hitung. Miskonsepsi ini didasarkan pada pandangan bahwa satu mol didefinisikan menurut tetapan Avogadro, sehingga satu mol adalah sama dengan 6,0221417923 × 10²³ entitas elementer. Sebenarnya tetapan Avogadrolah yang didefinisikan menurut satuan mol tersebut, dan bukan sebaliknya.

Misalnya terdapat suatu pengukuran satu mol silikon. Silikon berbentuk padat pada suhu kamar, dan metode pengukuran zat tersebut yang paling mudah adalah dengan menimbangnya. Dengan menggunakan tabel referensi, ditemukan bahwa bobot atom silikon adalah 28,0855. Dengan mengalikannya dengan tetapan massa molar M_u, kita akan dapatkan massa molar. Asumsikan bahwa pengukuran tersebut dilakukan dalam satuan gram, sehingga, M_u = 1 g/mol, maka massa molar silikon tersebut adalah 28,0855 g/mol. Sehingga, 28,055 g silikon adalah sama dengan satu mol silikon. Dalam hal ini, tetapan Avogadro tidak berperan penting sama sekali.

Menghitung (atau mengukur) jumlah atom dalam 28,0855 g silikon barulah akan mengantarkan kita pada nilai tetapan Avogadro, N_A.