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2019年11月27日

投稿者:ものづくりアドバイザー 森田誠

【”もの”の単位について】

ものづくりだけでなく、日頃の生活に必要ではあってもあまり気にされていないものに「単位」があるのではないでしょうか?製造業では、長さや重さ、角度をはじめ、力の大きさや速度、時間など、基礎となる基準があります。これは、商業も同じでお肉など単位重量あたり幾らかといった販売をされていて、その基準単位は「100gあたり〇〇円」などと表記されています。

では、その100gの基準はどう決められているのでしょう。昔、力の大きさを表わすのに「馬力」という単位があったのですが、

馬の力の大きさを表す基準が異なったためイギリスとフランスではHPと表し、フランスではPSと表し、1PS=0.98632HPとなります。今は、自動車など力の大きさをKW(キロワット)で表わします。商取引を行うにあたって、異なる基準で単位が決められると換算する手間が必要となり、大きな無駄が生じます。そのため、国際標準となる単位が決められていて写真の左側にあるのが、今年2019年5月20日まで、国際的な重さの基準となっていたKg原器のレプリカで本物は独立行政法人産業技術総合研究所(つくば市)に保管されています。
この基準も、不安定さがあることが以前から指摘されていて130年振りとなる改正が行われたことになります。

他にも、長さの基準、時間の基準、電流の基準、光の基準など国際的な標準として、『国際単位系』略称SI(エスアイ)単位という基準のもと世界的な標準として互換性や価値判断を円滑に行う大きな役割をしています。

今回、特別サービスでまとめた資料を提供します。

※ 実際のものづくりや商取引では、現実的にこれらの基準にあった測定器を準備し決められた誤差の範囲で作られた保証が必要になります。

さて、どのように保証するのでしょう・・・、詳しくはD-Bizで!!お待ちしています。

SI単位(7つの基本単位)
名称 記号 定義 経緯
長さ .メートル m メートルは、1秒の 299 792 458 分の 1 の時間に光が真空中を伝わる行程の長さである。 長さの単位メートルは、地球の子午線の赤道から北極までの長さの1000万分の1と定められ、実際の測量に基づいてその長さを表すメートル原器が作られました。1889年の第1回国際度量衡総会においてメートル原器が長さの標準として国際的に採用されました。その後、1960年にクリプトン86原子のスペクトル線の波長を用いて定義することになりましたが、レーザ技術の発展により、1983年に真空中の光の速さを用いた現在の定義に変更され、より高精度の標準となった。
質量 キログラム kg  キログラムは質量の単位であって、単位の大きさは国際キログラム原器の質量に等しい。  質量の単位「キログラム(kg)」は、「一辺が10 cmの立方体の体積の、最大密度における蒸留水の質量」と定義されていましたが、1889年に直径、高さとも約39 mmの円柱形状で、白金90%、イリジウム10%の合金でできている「国際キログラム原器の質量」に置き換えられました。
我が国の質量標準は、当所で保管する「日本国キログラム原器」によって実現しています。これは、国際キログラム原器と同じ形状材質のもので、1890年に国際度量衡局(パリ近郊)から日本に配布されたもの。
時間 秒は、セシウム 133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期の9 192 631 770 倍の継続時間である。  時間の単位である秒は、初め地球の自転による定義が用いられましたが、地球の自転には季節変動や経度変動などがあるので、1956年には地球の公転に基づく定義に変更されました。その後、さらに高い精度を出せる原子周波数標準の研究が進み、1967年にはセシウム原子の固有の周期に基づく秒の定義が第13回国際度量衡総会において採択されました。
電流 アンベア A アンペアは、真空中に 1 メートルの間隔で平行に配置された無限に小さい円形断面積を有する無限に長い二本の直線状導体のそれぞれを流 れ、これらの導体の長さ 1 メートルにつき 2×10-7 ニュートンの力を及ぼし合う一定の電流である。  電気の最も基本的な量は、電流・電圧・抵抗の3つです。これらはオームの法則で関連づけられるので、このうちの2つを選んで基本的な標準としています。初め1908年に電流(銀分離器)と抵抗(水銀抵抗原器)により、国際電気単位が定められました。1948年からは、電圧(ウェストン電池)と抵抗(マンガニン抵抗器)、1970年代には電圧(ウェストン電池)と抵抗(クロスキャパシタ)、1990年からは電圧(ジョセフソン効果電圧標準装置)と抵抗(量子ホール効果抵抗標準装置)による電気標準が使われています。
熱力学温度 ケルビン K 熱力学温度の単位、ケルビンは、水の三重点の熱力学温度の 1/273.16 である。 熱力学温度の単位ケルビン (K) は、「水の三重点の熱力学温度の1/273.16倍である」と定義されています。国際温度目盛は、この定義に基づいて熱力学温度を測定した結果に一致するように作られた温度目盛であり、物質の相転移などを利用した温度定点(定義定点)と、数種類の安定な温度計を利用して定義されています。1927年に最初の国際温度目盛が定められ、その後温度範囲の拡大と精度向上のために改訂が重ねられ、現在は1990年国際温度目盛 (ITS-90) が使われています。単位「℃」で表されるセルシウス温度の数値は、単位「K」で表される熱力学温度の数値から273.15を引いたもの。
物質量 モル mol 1. モルは、0.012 キログラムの炭素 12 の中に存在する原子の数に等しい数の要素粒子を含む系の物質量であり、単位の記号はmol である。
2. モルを用いるとき、要素粒子が指定されなければならないが、それは原子、分子、イオン、電子、その他の粒子又はこの種の粒子の特定の集合体であってよい。
物質量を表す歴史的な単位として以下に挙げるようなものがあるが、計量法ではモルのみの使用しか認めていない。
・グラム原子 (gram atom)
・グラム分子 (gram molecule)
・グラムイオン (gram ion)
・グラム式量 (gram formula mass)
・グラム当量 (gram equivalent)
など
光度 カンデラ cd カンデラは、周波数 540×1012 ヘルツの単色放射を放出し、所定の方向におけるその放射強度が 1/683 ワット毎ステラジアンである光源の、その方向における光度である。 光度(明るさ)の単位カンデラ(cd)は、SI基本単位で唯一の感覚量です。単位を実現する方法は、ろうそく、ペンタン灯(ガス灯)、白金黒体炉と変わりました。1979年に現在の定義「カンデラは、周波数540×1012 Hz(波長555 nm)の単色放射を放出し、所定の方向におけるその放射強度が1/683ワット毎ステラジアン(683 lm/W)である光源の、その方向における光度である」が第16回国際度量衡総会で採択された。

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