Fejezd ki a munka mértékegységét az Si rendszerben. SI mértékegységek

Az SI-rendszert a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia fogadta el, és néhány későbbi konferencia számos változtatást eszközölt az SI-n.

Az SI rendszer hét alapvető és származtatott mértékegységet, valamint előtagkészletet határoz meg. Létrehozták a mértékegységek szabványos rövidítéseit és a származtatott mértékegységek rögzítésének szabályait.

Oroszországban a GOST 8.417-2002 van érvényben, amely előírja az SI kötelező használatát. Felsorolja a mértékegységeket, megadja azok orosz és nemzetközi címekés alkalmazásuk szabályait megállapítják. Ezen szabályok szerint in nemzetközi dokumentumokatés a műszermérlegeken csak nemzetközi jelölések használhatók. A belső dokumentumokban és kiadványokban egyaránt használhat nemzetközi vagy orosz megjelöléseket (de nem mindkettőt egyszerre).

Alapegységek: kilogramm, méter, másodperc, amper, kelvin, vakond és kandela. Az SI keretein belül ezek az egységek független dimenziójúnak minősülnek, vagyis egyik alapegység sem szerezhető be a többiből.

Származtatott egységek használatával nyerjük az alapból algebrai műveletek mint például a szorzás és az osztás. Az SI-rendszer egyes származtatott egységei saját nevet kapnak.

Konzolok a mértékegységek neve előtt használható; azt jelenti, hogy egy mértékegységet meg kell szorozni vagy el kell osztani egy bizonyos egész számmal, 10 hatványával. Például a „kilo” előtag 1000-zel való szorzást jelent (kilométer = 1000 méter). Az SI előtagokat decimális előtagoknak is nevezik.

Származtatott egységek

A származtatott egységek alapegységekkel fejezhetők ki matematikai műveletek szorzás és osztás. Egyes származtatott egységek a kényelem kedvéért saját nevet kapnak az ilyen egységekben is matematikai kifejezések más származtatott mértékegységek kialakításához A származtatott mértékegység matematikai kifejezése abból következik fizikai törvény, amellyel ez a mértékegység definiálva vagy definiálva van fizikai mennyiség, amelyhez bevezetik. Például a sebesség az a távolság, amelyet egy test egységnyi idő alatt megtesz. Ennek megfelelően a sebesség mértékegysége m/s (méter per másodperc) gyakran ugyanazt a mértékegységet különböző módon írhatjuk fel különböző készlet alap- és származtatott egységek (lásd például a Származtatott egységek táblázat utolsó oszlopát tulajdonnevek). A gyakorlatban azonban bevett (vagy egyszerűen általánosan elfogadott) kifejezéseket használnak, amelyek a lehető legjobb módon tükrözik fizikai jelentése mért mennyiség. Például az N×m-t kell használni az erőnyomaték értékének írásához, és nem lehet m×N vagy J.

Történet

Az SI rendszer alapja metrikus rendszer intézkedést, amelyet francia tudósok alkottak meg, és először a Nagy után vezették be széles körben francia forradalom. A metrikus rendszer bevezetése előtt a mértékegységeket véletlenszerűen, egymástól függetlenül választották ki. Ezért nehéz volt az egyik mértékegységről a másikra konvertálni. Ráadásul be különböző helyeken különböző mértékegységeket használtak, néha azonos elnevezéssel. A metrikus rendszernek a mértékek és súlyok kényelmes és egységes rendszerévé kellett volna válnia.

1799-ben két szabványt hagytak jóvá - a hosszegységre (méter) és a súlyegységre (kilogramm).

1874-ben vezették be a GHS rendszert, amely három mértékegységen – centiméteren, grammon és másodpercen – alapult. Bevezették a tizedes előtagokat is a mikrotól a megáig.

1889-ben az I. Általános Súly- és Mértékkonferencia a GHS-hez hasonló mértékrendszert fogadott el, de méter, kilogramm és másodperc alapján, mivel ezeket a mértékegységeket kényelmesebbnek tartották gyakorlati használat.

Ezt követően kerültek bevezetésre a fizikai mennyiségek mérésére szolgáló alapegységek a villamos energia és az optika területén.

1960-ban a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia elfogadott egy szabványt, amelyet először „ Nemzetközi rendszer egységek (SI)".

1971-ben a IV. Általános Súly- és Mértékkonferencia módosította az SI-t, különösen az anyag mennyiségének (mol) mérésére szolgáló egységgel.

Az SI-t ma már jogrendszerként fogadják el

1875-ben a Metrikus Konferencia megalapította a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Irodát egységes rendszer olyan mérések, amelyek az egész világon alkalmazást találnának. Úgy döntöttek, hogy a metrikus rendszert veszik alapul, amely a francia forradalom idején jelent meg, és a méteren és a kilogrammon alapult. Később jóváhagyták a méter és a kilogramm szabványait. Az idők során a mértékegységek rendszere fejlődött, és jelenleg hét alapvető mértékegységgel rendelkezik. 1960-ban ezt a mértékegységrendszert megkapta modern név Nemzetközi mértékegységrendszer (SI-rendszer) (Systeme Internatinal d "Unites (SI)) Az SI-rendszer nem statikus, a tudomány és a technológia mérésére jelenleg támasztott követelményeknek megfelelően fejlődik.

A Nemzetközi Mértékegységrendszer alapmértékegységei

Az SI rendszerben az összes segédegység meghatározása hét alapmértékegységen alapul. A Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) a fő fizikai mennyiségek a következők: hosszúság ($l$); tömeg ($m$); idő ($t$); elektromos áram ($I$); Kelvin hőmérséklet (termodinamikai hőmérséklet) ($T$); anyag mennyisége ($\nu $); fényerősség ($I_v$).

Az SI rendszerben az alapegységek a fent említett mennyiségek mértékegységei:

\[\left=m;;\ \left=kg;;\ \left=s;\ \left=A;;\ \left=K;;\ \ \left[\nu \right]=mol;;\ \left=cd\ (kandela).\]

Az alapvető mértékegységek szabványai SI-ben

Mutassuk be az alapmértékegységek etalonjainak az SI rendszerben történt definícióit.

Méter (m) annak az útnak a hossza, amelyet a fény vákuumban megtesz $\frac(1)(299792458)$ s idő alatt.

Szabványos tömeg az SI-hez súly alakú egyenes henger, melynek magassága és átmérője 39 mm, 1 kg tömegű platina és irídium ötvözetből áll.

Egy másodperc 9192631779 sugárzási periódusnak megfelelő időintervallumnak nevezzük, amely a céziumatom alapállapotának két hiperfinom szintje közötti átmenetnek felel meg (133).

Egy amper (A)- ez a két egyenes, 1 méter távolságra elhelyezkedő, vákuumban elhelyezkedő, végtelenül vékony és hosszú vezetéken áthaladó áramerősség, amely $2\cdot (10)^( -7)N$ a vezeték minden méterére .

Egy kelvin (K)- a termodinamikai hőmérséklet megegyezik a hőmérséklet $\frac(1)(273.16)$ részével hármas pont víz.

Egy mol (mole)- ez annak az anyagnak a mennyisége, amely 0,012 kg szénben ugyanannyi atomot tartalmaz (12).

Egy kandela (cd) megegyezik a $540\cdot (10)^(12)$Hz frekvenciájú monokromatikus forrás által kibocsátott fény intenzitásával $\frac(1)(683)\frac(W) sugárzási irányú energiaerővel )(átl.).$

A tudomány fejlődik, a mérési technológia javul, és a mértékegységek definícióit felülvizsgálják. Minél nagyobb a mérési pontosság, annál nagyobb követelmények vonatkoznak a mértékegységek meghatározására.

SI származtatott mennyiségek

Az összes többi mennyiséget az SI rendszerben az alapértékek származékának tekintjük. A származtatott mennyiségek mértékegységeit az alapértékek szorzatának (fokozat figyelembevételével) eredményeként határozzuk meg. Adjunk példákat a származtatott mennyiségekre és mértékegységeikre az SI rendszerben.

Az SI rendszer dimenzió nélküli mennyiségekkel is rendelkezik, például reflexiós együtthatóval vagy relatív dielektromos állandóval. Ezeknek a mennyiségeknek van egy dimenziója.

Az SI-rendszer speciális elnevezésű származtatott egységeket tartalmaz. Ezek az elnevezések az alapmennyiségek kombinációinak tömör formái. Mondjunk példákat az SI-mértékegységekre tulajdonnevek(2. táblázat).

Minden SI mennyiségnek csak egy mértékegysége van, de ugyanaz a mértékegység használható különböző méretű. A Joule a hő és a munka mennyiségének mértékegysége.

SI rendszer, mértékegységek többszörösei és részszorosai

A Nemzetközi Mértékegységrendszerben a mértékegységek előtagjai vannak, amelyeket akkor használnak, ha számértékek a vizsgált mennyiségek lényegesen nagyobbak vagy kisebbek, mint a rendszer előtag nélkül használt mértékegysége. Ezeket az előtagokat az SI rendszerben bármilyen mértékegységhez használják, ezek decimálisak.

Adjunk példákat ilyen előtagokra (3. táblázat).

Íráskor az előtagot és a mértékegység nevét együtt írjuk, így az előtag és a mértékegység egyetlen szimbólumot alkot.

Vegye figyelembe, hogy az SI-rendszerben a tömegegységnek (kilogramm) a történelemben már volt előtagja. A kilogramm tizedes- és részszorosait úgy kapjuk meg, hogy az előtagot a grammhoz kapcsoljuk.

Nem rendszer egységek

Az SI rendszer univerzális és kényelmes nemzetközi kommunikáció. Szinte minden mértékegység, amely nem szerepel az SI rendszerben, definiálható SI kifejezésekkel. Az SI rendszer használata előnyösebb tudományos oktatás. Vannak azonban olyan mennyiségek, amelyek nem szerepelnek az SI-ben, de széles körben használatosak. Így az olyan időegységek, mint a perc, óra, nap, a kultúra részét képezik. Egyes egységeket történelmi okokból használnak. Az SI-rendszerhez nem tartozó mértékegységek használatakor fel kell tüntetni, hogy ezek hogyan konvertálódnak SI-egységekké. Az egységekre példa a 4. táblázatban található.

A 17. században, a tudomány fejlődésével Európában, egyre gyakrabban hallatszottak felhívások egy univerzális mérték vagy katolikus mérőóra bevezetésére. Természeti jelenségen alapuló tizedes mérték lenne, amely független a hatalmon lévő személy rendeleteitől. Egy ilyen intézkedés felváltaná az akkoriban létező sokféle intézkedési rendszert.

John Wilkins brit filozófus azt javasolta, hogy az inga hosszát vegyék hosszegységnek, amelynek félperiódusa egy másodpercnek felel meg. A mérés helyétől függően azonban az érték eltérő volt. Jean Richet francia csillagász megállapította ezt a tényt utazása során Dél-Amerika (1671 - 1673).

1790-ben Talleyrand miniszter javasolta a szabványos hossz mérését úgy, hogy egy ingát helyeznek el egy szigorúan meghatározott szélességi körre Bordeaux és Grenoble között – az északi szélesség 45°-án. Ennek eredményeként 1790. május 8-án a francia nemzetgyűlés úgy határozott, hogy a mérő egy inga hossza, amelynek félperiódusú lengése a 45°-os szélességi fokon 1 másodperc. A mai SI szerint ez a mérő 0,994 m lenne. Ez a meghatározás azonban nem felelt meg a tudományos közösségnek.

1791. március 30 Francia Akadémia A Sciences elfogadta azt a javaslatot, hogy a standard mérőt a párizsi meridián részeként állítsák be. Új egység az egyenlítőtől mért távolság egy tízmillió része kellett volna lennie Északi-sark, vagyis a Föld kerületének egy tízmillió része, a párizsi meridián mentén mérve. Ez „Eredeti és végleges mérő” néven vált ismertté.

A Nemzeti Konvent 1795. április 7-én törvényt fogadott el, amely bevezette a metrikus rendszert Franciaországban, és utasította a biztosokat, köztük S. O. Coulont, J. L. Lagrange-t, P.-S. Laplace és más tudósok kísérleti úton határozták meg a hossz és a tömeg mértékegységeit.

Az 1792 és 1797 közötti időszakban a forradalmi egyezmény határozata alapján a francia tudósok Delambre (1749-1822) és Mechain (1744-1804) megmérték a párizsi meridián ívét 9 ° 40 "hosszúságban Dunkerque és Barcelona között. 6 év alatt 115 háromszögből álló láncot fektetve végig Franciaországon és Spanyolország egy részén.

Később azonban kiderült, hogy a Föld poláris összenyomódásának helytelen figyelembevétele miatt a szabvány 0,2 mm-rel rövidebbnek bizonyult. Így a 40 000 km-es meridián hossza csak hozzávetőleges. A sárgaréz mérőszabvány első prototípusa azonban 1795-ben készült el. Megjegyzendő, hogy a tömeg mértékegysége (a kilogramm, amelynek meghatározása egy köbdeciméter víz tömegén alapult) is a mérő definíciójához volt kötve.

Az SI rendszer kialakulásának története

1799. június 22-én Franciaországban két platina etalont készítettek - egy standard mérőt és egy standard kilogrammot. Ezt az időpontot joggal tekinthetjük a jelenlegi SI-rendszer fejlődésének kezdetének.

1832-ben Gauss megalkotta az úgynevezett abszolút mértékegységrendszert, amelynek három fő mértékegységét vette fel: az időegységet - a másodpercet, a hosszúság mértékegységét - a millimétert és a tömegegységet - a grammot, mert ezeket nagyon mértékegységeket tudott a tudós megmérni abszolút érték mágneses mező Föld (ezt a rendszert Gauss GHS-nek nevezik).

Az 1860-as években Maxwell és Thomson hatására megfogalmazódott az a követelmény, hogy az alap- és a származtatott egységek összhangban legyenek egymással. Ennek eredményeként 1874-ben bevezették a GHS rendszert, miközben előtagokat is kiosztottak az egységek rész- és többszöröseinek jelölésére a mikrotól a mega-ig.

1875-ben 17 állam – köztük Oroszország, USA, Franciaország, Németország, Olaszország – képviselői írták alá a metrikus egyezményt, amelynek értelmében létrejött a Nemzetközi Mérésügyi Hivatal, a Nemzetközi Intézkedési Bizottság, és rendszeresen össze kell hívni az Általános Konferenciát. A súlyok és mértékek (GCPM) működni kezdtek. Ezzel egy időben megkezdődött a kilogrammra vonatkozó nemzetközi szabvány és a mérőóra szabvány kidolgozása.

1889-ben, az első CGPM-konferencián a GHS-hez hasonlóan a méter, kilogramm és másodperc alapú MKS rendszert fogadták el, de a praktikus használat miatt az MKS egységeket elfogadhatóbbnak látták. Az optikai és elektromos egységeket később vezetik be.

1948-ban parancsra francia kormányés a Tiszta és Alkalmazott Fizika Nemzetközi Uniója, a Kilencedik Általános Súly- és Mértékkonferencia utasította a Súlyok és Mértékek Nemzetközi Bizottságát, hogy a mértékegységrendszer egységesítése érdekében tegyen javaslatot a mértékegységek egységes rendszerének létrehozására. olyan mérés, amelyet minden tagállam Metrikus Egyezmény elfogadhatna.

Ennek eredményeként 1954-ben, a tizedik CGPM-en a következő hat mértékegységet javasolták és fogadták el: méter, kilogramm, másodperc, amper, kelvin és kandela. 1956-ban a rendszer a „Système International d’Unités” nevet kapta – ez a nemzetközi mértékegységrendszer. 1960-ban elfogadtak egy szabványt, amelyet először „International System of Units”-nak neveztek, és az „SI” rövidítést rendelték hozzá. Az alapmértékegységek ugyanazok a hat mértékegységek maradnak: méter, kilogramm, másodperc, amper, kelvin és kandela. (Az orosz „SI” rövidítés „Nemzetközi Rendszerként” megfejthető).

1963-ban a Szovjetunióban a GOST 9867-61 „Nemzetközi mértékegységrendszer” szerint az SI-t fogadták el preferált régióként. nemzetgazdaság, a tudomány és a technológia területén, valamint oktatási intézményekben való tanításhoz.

1968-ban, a tizenharmadik CGPM-en a „kelvin fok” mértékegységet „kelvin” váltotta fel, és a „K” jelölést is átvették. Ezenkívül a második új definícióját fogadták el: a másodperc egy olyan időintervallum, amely 9 192 631 770 sugárzási periódusnak felel meg, amely az alapszint két hiperfinom szintje közötti átmenetnek felel meg. kvantumállapot cézium-133 atom. 1997-ben egy pontosítást fogadnak el, amely szerint ez az időintervallum a cézium-133 atomra vonatkozik nyugalmi állapotban 0 K-en.

1971-ben, a 14. CGPM-en egy másik „mol” alapegységet adtak hozzá - az anyag mennyiségének egységét. A mól az azonos mennyiséget tartalmazó rendszerben lévő anyag mennyisége szerkezeti elemek, hány atom van a 0,012 kg tömegű szén-12-ben. Mól használatakor meg kell adni a szerkezeti elemeket, amelyek lehetnek atomok, molekulák, ionok, elektronok és egyéb részecskék vagy meghatározott részecskecsoportok.

1979-ben a 16. CGPM új definíciót fogadott el a kandelára. Candela - fényerősség in ebben az irányban 540·1012 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás, amelynek energiaintenzitása ebben az irányban 1/683 W/sr (watt per szteradián).

1983-ban a 17. CGPM-en a mérő új meghatározása született. A méter az út hossza fénnyel átjárható vákuumban (1/299 792 458) másodpercben.

2009-ben az Orosz Föderáció kormánya jóváhagyta a „Szabályzat a megengedett mennyiségi egységekre vonatkozóan Orosz Föderáció”, 2015-ben pedig módosították egyes nem rendszeregységek „lejárati idejét” megszüntetve.

Az SI rendszer célja és szerepe a fizikában

Napjainkban az SI fizikai mennyiségek nemzetközi rendszerét az egész világon elfogadják, és más rendszereknél jobban használják mind a tudomány, mind a technológia területén. mindennapi élet emberek – ő az modern változat metrikus rendszer.

A legtöbb ország SI-egységeket használ a technológiában, még akkor is, ha mindennapi élet hagyományos mértékegységeket használjon ezekre a területekre. Az USA-ban például a szokásos mértékegységeket SI-egységekben határozzák meg, rögzített együtthatók segítségével.

Kimerítő részletes leírás az SI rendszert hivatalosan az 1970 óta kiadott SI Brosúrában és annak mellékletében mutatják be; ezeket a dokumentumokat a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda hivatalos honlapján teszik közzé. 1985 óta ezeket a dokumentumokat angol nyelven adják ki, ill francia, és mindig lefordítják a világ számos nyelvére, bár hivatalos nyelv dokumentum - francia.

Megszületett az SI-rendszer pontos hivatalos meghatározása alábbiak szerint: „A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) a Nemzetközi Mértékegységrendszeren alapuló mértékegységek rendszere, a nevekkel és szimbólumokkal, valamint az előtagok halmazával és azok nevével és szimbólumaival, valamint alkalmazásuk szabályaival együtt, által elfogadott Általános Súly- és Mértékkonferencia (CGPM)” .

Az SI rendszer a fizikai mennyiségek hét alapegységét és azok származékait, valamint előtagjait határozza meg. Szabályozottak az egységmegjelölések szabványos rövidítései és a származékok írására vonatkozó szabályok. A korábbiakhoz hasonlóan hét alapmértékegység létezik: kilogramm, méter, másodperc, amper, kelvin, mol, kandela. Az alapegységek független méretekkel rendelkeznek, és nem származtathatók más egységekből.

Ami a származékos egységeket illeti, azokat a főbbek alapján, végrehajtással lehet megszerezni matematikai műveletek, például osztás vagy szorzás. A származtatott mértékegységek némelyike, mint például a „radián”, „lumen”, „coulomb”, saját elnevezéssel rendelkezik.

Az egység neve előtt használhat egy előtagot, például egy millimétert - a méter ezredrészét és egy kilométert - ezer métert. Az előtag azt jelenti, hogy az egyiket el kell osztani vagy szorozni egy egész számmal, amely tíz adott hatványa.

A metrikus rendszer az köznév nemzetközi decimális rendszer mértékegységek, amelyek alapegységei a méter és a kilogramm. Bár a részletekben vannak eltérések, a rendszer elemei ugyanazok az egész világon.

Hosszúság és tömeg szabványok, nemzetközi prototípusok. A hossz- és tömegmércék nemzetközi prototípusait - a métert és a kilogrammot - a Párizs külvárosában, Sèvres-ben található Nemzetközi Súly- és Mértékhivatalhoz szállították. A mérő etalonja egy 10% irídiumot tartalmazó platinaötvözetből készült vonalzó volt, melynek keresztmetszete speciális X-alakzatot kapott a hajlítási merevség növelésére minimális fémtérfogat mellett. Egy ilyen vonalzó hornyában volt egy hosszanti sík felület, és a mérőt úgy határoztuk meg, mint a vonalzón annak végein húzott két vonal középpontja közötti távolságot, 0 °C-os szabványos hőmérsékleten. A szabványos mérővel azonos platina-iridium ötvözetből készült henger tömege: a kilogramm nemzetközi prototípusa, magassága és átmérője körülbelül 3,9 cm. Ennek a referenciatömegnek a súlya tengerszinten 1 kg földrajzi szélesség 45°, néha kilogramm-erőnek is nevezik. Így akár egy abszolút mértékegység-rendszer tömegmérceként, akár egy olyan műszaki mértékegységrendszer erőmérőjeként, amelyben az egyik alapegység az erő mértékegysége.

Nemzetközi SI rendszer. A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) egy olyan harmonizált rendszer, amely egyetlen mértékegységet biztosít bármely fizikai mennyiséghez, például hosszhoz, időhöz vagy erőhöz. Egyes mértékegységek speciális neveket kapnak, például a nyomás pascal mértékegysége, míg mások neve azon egységek nevéből származik, amelyekből származnak, például a sebesség mértékegysége - méter per másodperc. Alapegységek és két további egység geometriai karakter táblázatban mutatjuk be. 1. A táblázatban találhatók azok a származtatott egységek, amelyekre speciális elnevezést alkalmaztak. 2. Az összes származékból mechanikai egységek legtöbb fontos Az erő mértékegysége newton, az energia mértékegysége a joule, a teljesítmény mértékegysége a watt. A Newtont úgy definiálják, mint azt az erőt, amely egy méter per másodperces gyorsulást kölcsönöz egy kilogramm tömegnek. A joule egyenlő azzal a munkával, amelyet akkor végeznek, ha az egy Newtonnal egyenlő erő alkalmazási pontja egy méter távolságra elmozdul az erő irányában. A watt az a teljesítmény, amellyel egy joule munkát végeznek egy másodperc alatt. Az alábbiakban az elektromos és egyéb származtatott egységekről lesz szó. A fő- és mellékegységek hivatalos meghatározásai a következők.

Méter a fény által vákuumban megtett út hossza 1/299 792 458 másodperc alatt.

Kilogramm tömegével egyenlő a kilogramm nemzetközi prototípusa.

Második- 9 192 631 770 sugárzási rezgési periódus időtartama, amely megfelel a cézium-133 atom alapállapotának hiperfinom szerkezetének két szintje közötti átmeneteknek.

Kelvin egyenlő a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-ával.

Anyajegy megegyezik annak az anyagnak a mennyiségével, amely a 0,012 kg tömegű szén-12 izotóp atomjaival azonos számú szerkezeti elemet tartalmaz.

Radian- egy kör két sugara közötti síkszög, amelyek között az ív hossza megegyezik a sugárral.

Szteradián egyenlő a gömb középpontjában lévő csúcstal bezárt térszöggel, kivágva egy területet a gömb felületén, egyenlő a területtel négyzet, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával.

A tizedes többszörösek és részszorosok képzéséhez számos előtag és tényező van előírva, amelyeket a táblázatban jelez. 3.

Így egy kilométer (km) 1000 m, egy milliméter pedig 0,001 m (Ezek az előtagok minden mértékegységre vonatkoznak, például kilowatt, milliamper stb.)

Tömeg, hossz és idő . A kilogramm kivételével minden SI alapegységet jelenleg a következőképpen határoznak meg fizikai állandók vagy olyan jelenségek, amelyeket megváltoztathatatlannak és nagymértékben reprodukálhatónak tartanak. Ami a kilogrammot illeti, még nem sikerült megvalósítani azt a reprodukálhatóság mértékével, amelyet a különféle tömegszabványok és a kilogramm nemzetközi prototípusának összehasonlítására szolgáló eljárások során elérnek. Ilyen összehasonlítást végezhetünk egy rugómérlegen lemérve, amelynek hibája nem haladja meg az 1 10 -8 értéket. A kilogrammonkénti többszörös és többszörös mértékegységek szabványait mérlegeken történő kombinált méréssel állapítják meg.

Mivel a mérőt a fénysebesség alapján határozzák meg, bármely jól felszerelt laboratóriumban önállóan reprodukálható. Így az interferencia módszerrel a műhelyekben és laboratóriumokban használt vonal- és véghosszmértékek a fény hullámhosszával való közvetlen összehasonlítással ellenőrizhetők. Az ilyen módszereknél a hiba az optimális feltételeket nem haladja meg az egymilliárdot (1 10 -9). A lézertechnika fejlődésével az ilyen mérések nagyon leegyszerűsödtek, hatókörük jelentősen bővült.

Ugyanígy a második, modern definíciója szerint, önállóan is megvalósítható egy kompetens laboratóriumban atomnyalábos létesítményben. A nyaláb atomjait az atomfrekvenciára hangolt nagyfrekvenciás generátor gerjeszti, ill. elektronikus áramkör méri az időt a generátor áramkörben előforduló rezgési periódusok számlálásával. Az ilyen mérések 1 10 -12-es nagyságrendű pontossággal végezhetők el – sokkal nagyobb, mint a második korábbi meghatározásaival, a Föld forgása és a Nap körüli forgása alapján. Az idő és annak kölcsönössége, a frekvencia egyedülálló abban, hogy szabványaik rádión is továbbíthatók. Ennek köszönhetően bárki, aki rendelkezik megfelelő rádióvevő berendezéssel, pontos idő- és referenciafrekvenciás jeleket tud fogadni, amelyek pontossága szinte semmiben sem különbözik az éteren keresztül sugárzottaktól.

Mechanika. A hosszúság, tömeg és idő mértékegységei alapján a mechanikában használt összes mértékegységet származtathatjuk, ahogy fentebb látható. Ha az alapmértékegységek a méter, a kilogramm és a másodperc, akkor a rendszert ISS mértékegységrendszernek nevezzük; ha - centiméter, gramm és másodperc, akkor - a GHS mértékegységrendszerével. Az erő mértékegységét a CGS rendszerben dyne-nek, a munka mértékegységét erg-nek nevezzük. Egyes egységek speciális neveket kapnak, amikor használatban vannak speciális szakaszok tudomány. Például a gravitációs tér erősségének mérésekor a CGS rendszerben a gyorsulás mértékegységét galnak nevezzük. Számos különleges nevű egység létezik, amelyek egyikben sem szerepelnek ezeknek a rendszereknek egységek. A bar, a meteorológiában korábban használt nyomásegység 1 000 000 dyn/cm2. A lóerő, egy elavult teljesítményegység, amelyet még mindig használnak a brit műszaki egységrendszerben, valamint Oroszországban, körülbelül 746 watt.

Hőmérséklet és melegség. A mechanikai egységek nem oldanak meg minden tudományos és technikai problémák más kapcsolatok bevonása nélkül. Bár a tömeg mozgatásakor végzett munka egy erő hatásával szemben, ill mozgási energia Egy bizonyos tömegű anyagok természetükben egyenértékűek egy anyag hőenergiájával, célszerűbb a hőmérsékletet és a hőt különálló mennyiségeknek tekinteni, amelyek nem függnek a mechanikai értékektől.

Termodinamikai hőmérséklet skála. A termodinamikai hőmérséklet Kelvin (K) mértékegységét, az úgynevezett kelvint, a víz hármaspontja határozza meg, azaz. az a hőmérséklet, amelyen a víz egyensúlyban van a jéggel és a gőzzel. Ezt a hőmérsékletet 273,16 K-nak veszik, ami meghatározza a termodinamikai hőmérsékleti skálát. Ez a Kelvin által javasolt skála a termodinamika második főtételén alapul. Ha van két állandó hőmérsékletű és egy reverzibilis termikus tartály hőerőgép, amely a Carnot-ciklusnak megfelelően hőt ad át egyikről a másikra, akkor a két tároló termodinamikai hőmérsékletének arányát a T 2 /T 1 = -Q 2 Q 1 egyenlőség adja meg, ahol Q 2 és Q 1 az egyes tartályokba átadott hőmennyiség (jel<минус>azt jelzi, hogy a hő eltávolítása folyamatban van az egyik tartályból). Így, ha a melegebb tároló hőmérséklete 273,16 K, és az abból felvett hő kétszerese a másik tárolónak átadott hőnek, akkor a második tartály hőmérséklete 136,58 K. Ha a második tartály hőmérséklete 0 K, akkor egyáltalán nem fog hőátadni, mivel a gáz összes energiája átalakult mechanikai energia a ciklus adiabatikus expanziójának területén. Ezt a hőmérsékletet ún abszolút nulla. Általában használt termodinamikai hőmérséklet tudományos kutatás, egybeesik az ideális gáz állapotegyenletében szereplő hőmérséklettel PV = RT, ahol P a nyomás, V a térfogat és R a gázállandó. Az egyenlet azt mutatja, hogy ideális gáz esetén a térfogat és a nyomás szorzata arányos a hőmérséklettel. Ez a törvény egyik valódi gáz esetében sem teljesül pontosan. De ha korrekciókat végeznek a vírusos erőkre, akkor a gázok tágulása lehetővé teszi a termodinamikai hőmérsékleti skála reprodukálását.

Nemzetközi hőmérsékleti skála. A fent vázolt definíció szerint a hőmérséklet nagyon nagy pontossággal mérhető (akár kb. 0,003 K-ig a hármaspont közelében) gázhőméréssel. Egy hőszigetelt kamrában platina ellenálláshőmérőt és gáztartályt helyeznek el. A kamra felfűtésekor a hőmérő elektromos ellenállása nő, és a tartályban a gáznyomás nő (az állapotegyenletnek megfelelően), hűtve pedig az ellenkező kép alakul ki. Az ellenállás és a nyomás egyidejű mérésével a hőmérőt gáznyomással kalibrálhatja, amely arányos a hőmérséklettel. Ezután a hőmérőt termosztátba helyezzük, amelyben a folyékony víz egyensúlyban tartható szilárd és gőzfázisával. Az elektromos ellenállásának ezen a hőmérsékleten történő mérésével termodinamikai skálát kapunk, mivel a hármaspont hőmérsékletéhez 273,16 K értéket rendelünk.

Két nemzetközi hőmérsékleti skála létezik: Kelvin (K) és Celsius (C). A Celsius-skála hőmérsékletét a Kelvin-skála hőmérsékletéből úgy kapjuk meg, hogy ez utóbbiból levonjuk a 273,15 K-t.

A gázhőmérséklet segítségével történő pontos hőmérsékletmérés sok munkát és időt igényel. Ezért 1968-ban bevezették a Nemzetközi Gyakorlati Hőmérséklet Skálát (IPTS). Ezzel a skálával, hőmérők különböző típusok laboratóriumban kalibrálható. Ezt a skálát egy platina ellenálláshőmérő, egy hőelem és egy sugárzási pirométer segítségével állították fel, amelyeket az állandó referenciapont-párok (hőmérséklet-referenciaértékek) közötti hőmérsékleti intervallumokban használtak. Az MPTS-nek a lehető legnagyobb pontossággal kellett volna megfelelnie a termodinamikai skálának, de mint később kiderült, az eltérései igen jelentősek voltak.

Fahrenheit hőmérsékleti skála. Hőmérséklet skála Fahrenheit, amelyet széles körben használnak a britekkel kombinálva műszaki rendszer mértékegységeket, valamint sok országban a nem tudományos méréseknél általában két állandó határozza meg referenciapontok- az a hőmérséklet, amelyen a jég olvad (32°F) és a víz forr (212°F) normál (atmoszférikus) nyomáson. Ezért ahhoz, hogy a Celsius-hőmérsékletet megkapja a Fahrenheit-hőmérsékletből, le kell vonnia 32-t az utóbbiból, és meg kell szoroznia az eredményt 5/9-cel.

A hő mértékegységei. Mivel a hő az energia egyik formája, joule-ban mérhető, és ezt a metrikus mértékegységet nemzetközi megállapodással fogadták el. De mivel a hőmennyiséget egykor egy bizonyos mennyiségű víz hőmérsékletének változása határozta meg, így kaptunk széles körben elterjedt kalória nevű egység és mennyiségével egyenlő egy gramm víz hőmérsékletének 1 °C-kal történő növeléséhez szükséges hő. Mivel a víz hőkapacitása a hőmérséklettől függ, tisztázni kellett a kalóriaértéket. Legalább két különböző kalória jelent meg -<термохимическая>(4,1840 J) és<паровая>(4,1868 J).<Калория>, amelyet a dietetikában használnak, valójában egy kilokalória (1000 kalória). A kalória nem SI-mértékegység, és a tudomány és a technológia legtöbb területén használaton kívül van.

Elektromosság és mágnesesség. Minden általánosan elfogadott elektromos és mágneses mértékegység a metrikus rendszeren alapul. összhangban modern meghatározások elektromos és mágneses egységek, ezek mind származtatott egységek, bizonyos szerint származtatva fizikai képletek-tól metrikus mértékegységek hossz, tömeg és idő. Mivel a legtöbb elektromos és mágneses mennyiséget nem olyan könnyű megmérni az említett szabványok segítségével, azt találtuk, hogy kényelmesebb megfelelő kísérletekkel derivált etalonokat felállítani a jelzett mennyiségek egy részére, másokat pedig ilyen szabványok segítségével mérni.

SI mértékegységek. Az alábbiakban az SI elektromos és mágneses egységek listája található.

Az amper, az elektromos áram mértékegysége, egyike a hat SI alapegységnek. Az amper egy állandó áram erőssége, amely vákuumban, egymástól 1 m távolságra elhelyezkedő két párhuzamos, végtelen hosszúságú, egyenes vezetéken áthaladva kölcsönhatási erőt okozna. egyenlő 2 10 az 1 m hosszú vezeték minden szakaszán - 7 N.

Volt, potenciálkülönbség mértékegysége és elektromotoros erő. Volt - elektromos feszültség a helyszínen elektromos áramkör 1 A állandó áramerősséggel és 1 W teljesítményfelvétellel.

Coulomb, a villamos energia mennyiségi egysége (elektromos töltés). Coulomb - az áthaladó villamos energia mennyisége keresztmetszet vezető 1 A állandó áramerősség mellett 1 másodpercig.

Farad, egység elektromos kapacitás. A Farad egy olyan kondenzátor kapacitása, amelynek lapjain 1 C-on töltve 1 V elektromos feszültség jelenik meg.

Henry, az induktivitás mértékegysége. Henry egyenlő annak az áramkörnek az induktivitásával, amelyben előfordul Önindukált emf 1 V-on egyenletes áramváltozás mellett ebben az áramkörben 1 A-val 1 másodperc alatt.

A mágneses fluxus Weber egysége. Weber - mágneses fluxus, ha nullára csökken, a hozzá kapcsolt áramkörben 1 C-nak megfelelő elektromos töltés áramlik, melynek ellenállása 1 Ohm.

Tesla, a mágneses indukció mértékegysége. A Tesla egy egyenletes mágneses mező mágneses indukciója, amelyben a mágneses fluxus egy 1 m2-es sík területen, merőleges a vonalakra indukció 1 Wb.

Gyakorlati szabványok. A gyakorlatban az amperértéket az áramot szállító vezeték menetei közötti kölcsönhatási erő mérésével reprodukálják. Mivel az elektromos áram idővel végbemenő folyamat, áramszabvány nem tárolható. Ugyanígy a volt értéke nem rögzíthető közvetlenül a definíciójának megfelelően, mivel a watt (teljesítményegység) mechanikus eszközökkel nehéz a kellő pontossággal reprodukálni. Ezért a volt volt reprodukálható a gyakorlatban egy csoport normál elem. Az Egyesült Államokban 1972. július 1-jén törvény fogadta el a volt definícióját a váltakozó áramra (frekvenciára) kifejtett Josephson-effektus alapján. AC két szupravezető lemez között arányos a külső feszültséggel).

Fény és megvilágítás. A fényerősség és a megvilágítás mértékegységei nem határozhatók meg pusztán mechanikai egységek alapján. A fényhullám energiaáramát W/m2-ben, a fényhullám intenzitását V/m-ben fejezhetjük ki, mint a rádióhullámok esetében. De a megvilágítás érzékelése pszichofizikai jelenség, amelyben nemcsak a fényforrás intenzitása, hanem az érzékenysége is jelentős. emberi szem ennek az intenzitásnak a spektrális eloszlására.

Nemzetközi megállapodás szerint a fényerősség mértékegysége a kandela (korábbi nevén gyertya), egyenlő az erővel 540 10 12 Hz frekvenciájú (l = 555 nm) monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás adott irányú fénye, energiaerő fénysugárzás ami ebben az irányban 1/683 W/sr. Ez nagyjából megfelel egy spermaceti gyertya fényerősségének, amely egykor szabványként szolgált.

Ha a forrás fényerőssége minden irányban egy kandela, akkor a teljes fényáram 4p lumen. Így ha ez a forrás egy 1 m sugarú gömb közepén helyezkedik el, akkor a gömb belső felületének megvilágítása egyenlő egy lumennel. négyzetméter, azaz egy lakosztály.

Röntgen- és gamma-sugárzás, radioaktivitás. A röntgensugárzás (R) a röntgen-, gamma- és fotonsugárzás expozíciós dózisának elavult mértékegysége, amely megegyezik azzal a sugárzásmennyiséggel, amely a szekunder elektronsugárzást figyelembe véve 0,001 293 g levegőben ionokat képez, amelyek töltést hordoznak. minden előjel egy egységnyi CGS-töltésével egyenlő. Az elnyelt sugárdózis SI mértékegysége a szürke, ami 1 J/kg. Az elnyelt sugárzási dózis szabványa egy olyan ionizációs kamrákkal ellátott elrendezés, amelyek mérik a sugárzás által keltett ionizációt.

A Curie (Ci) egy radioaktív forrásban lévő nuklid aktivitásának elavult mértékegysége. A Curie egy radioaktív anyag (gyógyszer) aktivitásának felel meg, amelyben 1 másodperc alatt 3700 10 10 bomlási esemény következik be. Az SI-rendszerben az izotópaktivitás mértékegysége a becquerel, amely megegyezik a nuklid aktivitásával olyan radioaktív forrásban, amelyben 1 másodperc alatt egy bomlási esemény következik be. A radioaktivitási standardokat kis mennyiségek felezési idejének mérésével kapjuk radioaktív anyagok. Aztán ionizációs kamrák, Geiger-számlálók, szcintillációs számlálókés egyéb áthatoló sugárzás rögzítésére szolgáló műszerek.

A táblázat az SI rendszerben leggyakrabban használt mértékegységek nevét, szimbólumait és méreteit mutatja. Más rendszerekre - SGSE és SGSM - való áttéréshez az utolsó oszlopok mutatják az ezen rendszerek egységei és az SI rendszer megfelelő egységei közötti kapcsolatokat.

A mechanikai mennyiségeknél az SGSE és az SGSM rendszerek teljesen azonosak a fő mértékegységek a centiméter, gramm és másodperc.

A különbség az GHS rendszerek elektromos mennyiségekre vonatkozik. Ez annak köszönhető, hogy az üreg elektromos permeabilitása (ε 0 =1) az SGSE negyedik alapegysége, az üreg mágneses permeabilitása (μ 0 =1) pedig az SGSM-ben.

A Gauss-rendszerben az alapegységek a centiméter, a gramm és a másodperc, ε 0 =1 és μ 0 =1 (vákuum esetén). Ebben a rendszerben elektromos mennyiségek SGSE-ben, mágneses - SGSM-ben mérik.

Nagyságrend	Név	Dimenzió	Kijelölés	Egységeket tartalmaz GHS rendszerek
				SSSE	SGSM
Alapegységek
Hossz	méter	m	m	10 2 cm
Súly	kilogramm	kg	kg	10 3 g
Idő	második	mp	mp	1 mp
Áramerősség	amper	A	A	3×10 9	10 -1
Hőmérséklet	Kelvin	TO	TO	-	-
	Celsius fok	°C	°C	-	-
A fény ereje	kandela	CD	CD	-	-
Mechanikai egységek
Mennyiség elektromos áram	függő		Cl	3×10 9	10 -1
Feszültség, EMF	volt		IN		10 8
Feszültség elektromos mező	volt méterenként				10 8
Elektromos kapacitás	farad		F	9×10 11 cm	10 -9
Elektromos ellenállás	ohm		Ohm		10 9
Különleges ellenállás	ohm mérő				10 11
Dielektromos áteresztőképesség	farad méterenként
Mágneses egységek
Feszültség mágneses mező	amper méterenként
Mágneses indukció	tesla		Tl		10 4 Gs
Mágneses fluxus	weber		Wb		10 8 Mks
Induktivitás	Henrik		Gn		10 8 cm
Mágneses áteresztőképesség	henry méterenként
Optikai egységek
Tömör szög	szteradián	törölve	törölve	-	-
Fényáram	lumen		lm	-	-
Fényesség	serke		nt	-	-
Megvilágítás	luxus		RENDBEN	-	-

Néhány meghatározás

Elektromos áram erőssége- annak a változatlan áramnak az erőssége, amely vákuumban két párhuzamos, végtelen hosszúságú és elhanyagolható keresztmetszetű, egymástól 1 m távolságra lévő egyenes vezetőn áthaladva ezek között a vezetők között 2×-es erőt hoz létre 10 -7 N hosszméterenként.
Kelvin- a hőmérséklet mértékegysége, amely megegyezik a tól számított intervallum 1/273-ával abszolút nulla hőmérséklet a jég olvadáspontjáig.
Candela(gyertya) - a teljes sugárzó keresztmetszetének 1/600000 m 2 -es területéről, erre a szakaszra merőleges irányban kibocsátott fény intenzitása az emitter hőmérsékletén, egyenlő hőmérsékletű a platina megszilárdulása 1011325 Pa nyomáson.
Newton- olyan erő, amely 1 m/s 2 gyorsulást kölcsönöz egy 1 kg tömegű testnek a hatás irányában.
Pascal- 1 N erő által okozott nyomás, egyenletesen elosztva 1 m 2 felületen.
Joule- az 1N erő által végzett munka, amikor egy testet 1 m távolságra mozgat a hatás irányába.
Watt- teljesítmény, amelyen 1 J-nak megfelelő munka 1 másodperc alatt történik.
Függő- egy vezető keresztmetszetén 1 másodpercig 1A áram mellett áthaladó villamos energia mennyisége.
Volt- feszültség egy elektromos áramkör 1A egyenáramú szakaszában, amelyben 1W teljesítményt költenek el.
Volt per méter- az egyenletes elektromos tér intenzitása, amelynél a térerősség vonala mentén 1 m távolságra lévő pontok között 1 V potenciálkülönbség jön létre.
Ohm- a vezető ellenállása, amelynek végei között 1A áramerősség mellett 1V feszültség keletkezik.
Ohm mérő - elektromos ellenállás olyan vezető, amelyben egy 1 m 2 keresztmetszetű és 1 m hosszú hengeres egyenes vezető ellenállása 1 Ohm.
Farad- annak a kondenzátornak a kapacitása, amelynek lapjai között 1 C-on töltve 1V feszültség keletkezik.
Amper méterenként- mágneses térerősség egy hosszú szolenoid közepén, n fordulattal minden méter hosszúságon, amelyen A/n erősségű áram halad át.
Weber- mágneses fluxus, amikor az nullára csökken, 1 C-os elektromos áram megy át egy ehhez a fluxushoz csatlakoztatott, 1 Ohm ellenállású áramkörön.
Henrik- az áramkör induktivitása, amellyel, erő hatására DC az 1A-ban 1Wb mágneses fluxus kapcsolódik.
Tesla- mágneses indukció, amelynél a mágneses fluxus egy 1 m 2 területű keresztmetszeten 1 Wb.
Henry méterenként- a közeg abszolút mágneses permeabilitása, amelyben 1A/m mágneses térerősség mellett 1H mágneses indukció jön létre.
Szteradián- egy térszög, amelynek csúcsa a gömb középpontjában található, és amely a gömb felületén egy olyan területet vág ki, amely megegyezik egy négyzet területével, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával.
Lumen- a forrás fényerősségének és annak a térszögnek a szorzata, amelybe a fényáramot küldik.

Néhány rendszeren kívüli egység

Érdekes tény. A lóerő fogalmát apám vezette be. híres fizikus Watt. Watt apja gőzgép-tervező volt, és létfontosságú volt számára, hogy meggyőzze a bányatulajdonosokat, hogy vonólovak helyett az ő gépeit vegyék meg. Annak érdekében, hogy a bányatulajdonosok kiszámíthassák az előnyöket, Watt megalkotta a lóerő kifejezést a gőzgépek teljesítményének meghatározására. Egy HP Watt szerint ez 500 font teher, amit egy ló egész nap húzhat. Egy lóerő tehát egy 227 kg rakományú kocsi húzásának képessége egy 12 órás munkanap alatt. A Watt által forgalmazott gőzgépek csak néhány lóerősek voltak.

Előtagok és tényezők a tizedes többszörösek és részszorosok képzéséhez