- 1 Általános tudnivalók
- 2 Történelem
- 3 SI egység
- 3.1 Alapegységek
- 3.2 Származtatott egységek
- 4 nem SI mértékegység
- Előtagok
Általános információ
Az SI-rendszert a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia fogadta el, néhány későbbi konferencia számos változtatást eszközölt az SI-n.
Az SI rendszer hetet határoz meg JelentősebbÉs származékai mértékegységek, valamint egy halmaz. Létrehozták a mértékegységek szabványos rövidítéseit és a származtatott mértékegységek írásának szabályait.
Oroszországban létezik GOST 8.417-2002, amely előírja az SI kötelező használatát. Felsorolja a mértékegységeket, megadja azok orosz és nemzetközi elnevezését, valamint meghatározza használatuk szabályait. E szabályok szerint a nemzetközi dokumentumokban és műszermérlegeken csak nemzetközi megjelölések használhatók. A belső dokumentumokban és kiadványokban akár nemzetközi, akár orosz megjelölések használhatók (de nem mindkettő egyszerre).
Alapegységek: kilogramm, méter, másodperc, amper, kelvin, vakond és kandela. Az SI-n belül ezek az egységek független dimenziókkal rendelkeznek, azaz egyik alapegység sem származtatható a többiből.
Származtatott egységek az alapvető műveletekből nyerjük ki olyan algebrai műveletek segítségével, mint a szorzás és az osztás. Az SI rendszer egyes származtatott egységeinek saját neve van.
Előtagok az egységnevek előtt használható; azt jelentik, hogy a 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.
Történelem
Az SI rendszer a metrikus mértékrendszeren alapul, amelyet francia tudósok alkottak meg, és amelyet először a francia forradalom után vezettek be. A metrikus rendszer bevezetése előtt a mértékegységeket véletlenszerűen, egymástól függetlenül választották meg. Ezért nehéz volt az egyik mértékegységről a másikra átváltani. Ezenkívül különböző helyeken más-más mértékegységet 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 CGS rendszert, amely három mértékegységen – centiméteren, grammon és másodpercen – alapult. Bevezették a decimális előtagokat is a mikrotól a megáig.
1889-ben az I. Általános Súly- és Mértékkonferencia a GHS-hez hasonló mértékrendszert fogadott el, de a méter, a kilogramm és a 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 elfogadta a szabványt, amelyet először „Nemzetközi mértékegységrendszernek (SI)” neveztek.
1971-ben a IV. Általános Súly- és Mértékkonferencia módosította az SI-t, és különösen hozzáadta az anyag mennyiségének mértékegységét (mol).
Az SI-t ma már a világ legtöbb országa elfogadja a mértékegységek jogi rendszereként, és szinte mindig használják a tudomány területén (még azokban az országokban is, amelyek nem alkalmazták az SI-t).
SI mértékegységek
Az SI-rendszer mértékegységeinek és származékainak megjelölése után a szokásos rövidítésekkel ellentétben pont nem kerül beírásra.
Alapegységek
| Érték | mértékegység | Kijelölés | ||
|---|---|---|---|---|
| Orosz név | nemzetközi név | orosz | nemzetközi | |
| Hossz | méter | méter (méter) | m | m |
| Súly | kilogramm | kg | kg | kg |
| Idő | második | második | tól től | s |
| Az elektromos áram erőssége | amper | amper | DE | A |
| Termodinamikai hőmérséklet | kelvin | kelvin | NAK NEK | K |
| A fény ereje | kandela | kandela | CD | CD |
| Anyagmennyiség | anyajegy | anyajegy | anyajegy | mol |
Származtatott egységek
A származtatott egységeket a szorzás és az osztás matematikai műveleteivel fejezhetjük ki alapegységekkel. A származtatott egységek egy része a kényelem kedvéért saját nevet kapott, az ilyen egységek matematikai kifejezésekben is használhatók más származtatott egységek kialakítására.
A származtatott mértékegység matematikai kifejezése abból következik fizikai törvény, amellyel ez a mértékegység meghatározásra kerül, vagy meghatározások fizikai mennyiség amelyre be van írva. Például a sebesség az a távolság, amelyet egy test egységnyi idő alatt megtesz. Ennek megfelelően a sebesség mértékegysége m/s (méter per másodperc).
Ugyanaz a mértékegység gyakran különböző módon írható fel, különböző alap- és származtatott mértékegységekkel (lásd például a táblázat utolsó oszlopát ). A gyakorlatban azonban olyan bevett (vagy egyszerűen általánosan elfogadott) kifejezéseket használnak, amelyek a legjobban tükrözik a mért mennyiség fizikai jelentését. Például az erőnyomaték értékének felírásához N×m-t kell használni, és nem m×N vagy J.
| Érték | mértékegység | Kijelölés | Kifejezés | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Orosz név | nemzetközi név | orosz | nemzetközi | ||
| lapos sarok | radián | radián | boldog | rad | m×m -1 = 1 |
| Tömörszög | szteradián | szteradián | Házasodik | sr | m 2 × m -2 = 1 |
| Celsius hőmérséklet | Celsius fok | °C | Celsius fok | °C | K |
| Frekvencia | hertz | hertz | Hz | Hz | -1-től |
| Erő | newton | newton | H | N | kg × m/s 2 |
| Energia | joule | joule | J | J | N × m \u003d kg × m 2 / s 2 |
| Erő | watt | watt | kedd | W | J / s \u003d kg × m 2 / s 3 |
| Nyomás | pascal | pascal | Pa | Pa | N / m 2 \u003d kg M -1 s 2 |
| Fény áramlás | lumen | lumen | lm | lm | cd×sr |
| megvilágítás | luxus | lux | rendben | lx | lm / m 2 \u003d cd × sr × m -2 |
| Elektromos töltés | medál | coulomb | cl | C | A×s |
| Lehetséges különbség | volt | feszültség | BAN BEN | V | J / C \u003d kg × m 2 × s -3 × A -1 |
| Ellenállás | ohm | ohm | Ohm | Ω | B / A \u003d kg × m 2 × s -3 × A -2 |
| Kapacitás | farad | farad | F | F | Kl / V \u003d kg -1 × m -2 × s 4 × A 2 |
| mágneses fluxus | weber | weber | wb | wb | kg × m 2 × s -2 × A -1 |
| Mágneses indukció | tesla | tesla | Tl | T | Wb / m 2 \u003d kg × s -2 × A -1 |
| Induktivitás | Henrik | Henrik | gn | H | kg × m 2 × s -2 × A -2 |
| elektromos vezetőképesség | Siemens | siemens | Cm | S | Ohm -1 \u003d kg -1 × m -2 × s 3 A 2 |
| Radioaktivitás | becquerel | becquerel | Bq | bq | -1-től |
| Ionizáló sugárzás elnyelt dózisa | szürke | szürke | Gr | Gy | J / kg \u003d m 2 / s 2 |
| Az ionizáló sugárzás hatékony dózisa | sievert | sievert | Sv | Sv | J / kg \u003d m 2 / s 2 |
| Katalizátor aktivitás | gurult | katal | macska | kat | mol×s -1 |
Nem SI mértékegységek
Az Általános Súly- és Mértékkonferencia határozata értelmében egyes nem SI mértékegységek „elfogadhatók az SI-vel együtt történő használatra”.
| mértékegység | nemzetközi cím | Kijelölés | SI érték | |
|---|---|---|---|---|
| orosz | nemzetközi | |||
| perc | percek | min | min | 60 s |
| óra | órák | h | h | 60 perc = 3600 s |
| nap | nap | nap | d | 24 óra = 86 400 s |
| fokozat | fokozat | ° | ° | (P/180) örülök |
| ívperc | percek | ′ | ′ | (1/60)° = (P/10 800) |
| ív második | második | ″ | ″ | (1/60)′ = (P/648 000) |
| liter | liter (liter) | l | l, L | 1 dm 3 |
| tonna | tonna | T | t | 1000 kg |
| neper | neper | Np | Np | |
| fehér | Bel | B | B | |
| elektron-volt | elektronvolt | eV | eV | 10-19 J |
| atomtömeg egység | egységes atomtömeg-egység | de. eszik. | u | =1,49597870691 -27 kg |
| csillagászati egység | csillagászati egység | de. e. | ua | 10 11 m |
| tengeri mérföld | tengeri mérföld | mérföld | 1852 m (pontosan) | |
| csomópont | csomó | kötvények | 1 tengeri mérföld per óra = (1852/3600) m/s | |
| ar | vannak | de | a | 10 2 m 2 |
| hektár | hektár | Ha | Ha | 10 4 m 2 |
| rúd | rúd | rúd | rúd | 10 5 Pa |
| angström | angström | Å | Å | 10-10 m |
| istálló | istálló | b | b | 10 -28 m 2 |
1963 óta a Szovjetunióban (GOST 9867-61 "Nemzetközi mértékegységrendszer") a mértékegységek egységesítése érdekében a tudomány és a technológia minden területén a nemzetközi (nemzetközi) mértékegységrendszert (SI, SI) javasolták. gyakorlati használatra - ez a fizikai mennyiségek mérésére szolgáló mértékegységrendszer, amelyet a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia fogadott el 1960-ban. 6 alapegységen (hossz, tömeg, idő, elektromos áram, termodinamikai hőmérséklet és fényintenzitás) alapul. ), valamint 2 további egység (síkszög, térszög) ; a táblázatban megadott összes többi egység származéka. Egyetlen elfogadása minden ország számára nemzetközi rendszer Az egységek célja, hogy kiküszöbölje a fizikai mennyiségek számértékeinek, valamint a különféle állandók bármely jelenleg működő rendszerről (CGS, MKGSS, ISS A stb.) másikra történő fordításával kapcsolatos nehézségeket.
| Érték neve | Egységek; SI értékek | Jelölés | |
|---|---|---|---|
| orosz | nemzetközi | ||
| I. Hosszúság, tömeg, térfogat, nyomás, hőmérséklet | |||
| Meter - a hossz mértéke, számszerűen megegyezik a mérő nemzetközi szabványának hosszával; 1 m = 100 cm (1 10 2 cm) = 1000 mm (1 10 3 mm) |
m | m | |
| Centiméter \u003d 0,01 m (1 10 -2 m) \u003d 10 mm | cm | cm | |
| Milliméter \u003d 0,001 m (1 10 -3 m) \u003d 0,1 cm \u003d 1000 mikron (1 10 3 mikron) | mm | mm | |
| Mikron (mikrométer) = 0,001 mm (1 10-3 mm) = 0,0001 cm (1 10-4 cm) = 10 000 |
mk | μ | |
| Angstrom = a méter egy tízmilliárd része (1 10-10 m) vagy a centiméter százmilliomod része (1 10-8 cm) | Å | Å | |
| Súly | Kilogramm - a tömeg alapegysége a metrikus mértékrendszerben és az SI rendszerben, számszerűen egyenlő a tömeggel a kilogramm nemzetközi szabványa; 1 kg=1000 g |
kg | kg |
| gramm \u003d 0,001 kg (1 10-3 kg) |
G | g | |
| Tonna = 1000 kg (1 10 3 kg) | T | t | |
| Centner \u003d 100 kg (1 10 2 kg) |
c | ||
| Karát - nem rendszeres tömegegység, számszerűen 0,2 g | ct | ||
| Gamma = a gramm egy milliomod része (1 10-6 g) | γ | ||
| Hangerő | Liter \u003d 1,000028 dm 3 = 1,000028 10 -3 m 3 | l | l |
| Nyomás | Fizikai vagy normál atmoszféra – 760 mm magas higanyoszlop által kiegyensúlyozott nyomás 0 ° = 1,033 at = = 1,01 10 -5 n / m 2 = 1,01325 bar = 760 torr = 1,033 kgf / cm 2 |
atm | atm |
| Műszaki atmoszféra - nyomás egyenlő 1 kgf / cmg \u003d 9,81 10 4 n / m 2 = 0,980655 bar \u003d 0,980655 10 6 dyn / cm 2 \u003d 0,9608 to 3 atm | nál nél | nál nél | |
| Higanyoszlop milliméter \u003d 133,32 n / m 2 | Hgmm Művészet. | Hgmm | |
| Tor - a rendszeren kívüli nyomásmérési egység neve, amely egyenlő 1 Hgmm-rel. Művészet.; E. Torricelli olasz tudós tiszteletére adták | tórusz | ||
| Bar - a légköri nyomás mértékegysége \u003d 1 10 5 n / m 2 \u003d 1 10 6 dynes / cm 2 | rúd | rúd | |
| Nyomás (hang) | A hangnyomás bar-egysége (akusztikában): bar - 1 din / cm 2; jelenleg 1 n / m 2 \u003d 10 dynes / cm 2 értékű mértékegység javasolt hangnyomás mértékegységként |
rúd | rúd |
| A decibel a túlzott hangnyomás szintjének logaritmikus mértékegysége, amely egyenlő a túlnyomás mértékegységének 1/10-ével - fehér | dB | db | |
| Hőfok | Celsius fok; hőmérséklet °K-ban (Kelvin-skála), egyenlő a hőmérséklet °C-ban (Celsius-skála) + 273,15 °C | °C | °C |
| II. Erő, teljesítmény, energia, munka, hőmennyiség, viszkozitás | |||
| Erő | Dyna - egy erőegység a CGS-rendszerben (cm-g-sec.), amelynél 1 cm / sec 2 gyorsulást jeleznek egy 1 g tömegű testre; 1 din - 1 10 -5 n | lárma | dyn |
| A kilogramm-erő olyan erő, amely egy 1 kg tömegű testre 9,81 m/s 2 gyorsulást kölcsönöz; 1 kg \u003d 9,81 n \u003d 9,81 10 5 din | kg, kgf | ||
| Erő | Lóerő = 735,5 W | l. tól től. | HP |
| Energia | Elektron-volt - az az energia, amelyet az elektron szerez, amikor vákuumban elektromos mezőben mozog 1 V potenciálkülönbségű pontok között; 1 ev \u003d 1,6 10 -19 j. Több egység is megengedett: kiloelektron-volt (Kv) = 10 3 eV és megaelektronvolt (MeV) = 10 6 eV. A modern részecskékben az energiát Bev-ben mérik - milliárd (milliárd) eV; 1 Bzv=10 9 ev |
ev | eV |
| Erg=1 10-7 J; Az erg-t munkaegységként is használják, számszerűen megegyezik az 1 cm-es pályán 1 din erő által végzett munkával. | erg | erg | |
| Munka | Kilogramm-erőmérő (kilométer) - egy munkaegység, amely számszerűen megegyezik az 1 kg állandó erővel végzett munkával, amikor ennek az erőnek az alkalmazási pontja 1 m távolságra elmozdul az irányában; 1kGm = 9,81 J (ugyanakkor a kGm az energia mértéke) | kgm, kgf m | kgm |
| A hőmennyiség | Kalória - a rendszeren kívüli egység a hőmennyiség mérésére, amely megegyezik az 1 g víz 19,5 ° C-ról 20,5 ° C-ra történő felmelegítéséhez szükséges hőmennyiséggel. 1 cal = 4,187 j; közös többszörös egységnyi kilokalória (kcal, kcal), egyenlő 1000 cal | ürülék | cal |
| Viszkozitás (dinamikus) | A Poise a viszkozitás mértékegysége a CGS mértékegységrendszerében; az a viszkozitás, amelynél 1 din viszkózus erő hat réteges áramlásban 1 s -1 sebességgradienssel a réteg felületének 1 cm 2 -ére vonatkoztatva; 1 pz \u003d 0,1 n s / m 2 | pz | P |
| Viszkozitás (kinematikai) | Stokes a kinematikai viszkozitás mértékegysége a CGS rendszerben; megegyezik az 1 g / cm 3 sűrűségű folyadék viszkozitásával, amely 1 din erőnek ellenáll két 1 cm 2 területű folyadékréteg kölcsönös mozgásának 1 távolságra. cm-re egymástól és egymáshoz képest 1 cm/s sebességgel mozognak | utca | utca |
| III. Mágneses fluxus, mágneses indukció, feszültség mágneses mező, induktivitás, kapacitás | |||
| mágneses fluxus | Maxwell - a mágneses fluxus mértékegysége a cgs rendszerben; 1 μs egyenlő a mágneses tér indukciós vonalaira merőleges 1 cm 2 területen áthaladó mágneses fluxussal, 1 gauss indukció mellett; 1 μs = 10 -8 wb (Weber) - a mágneses áram egységei az SI rendszerben | Kisasszony | Mx |
| Mágneses indukció | Gauss egy mértékegység a cgs rendszerben; Az 1 gauss egy olyan tér indukciója, amelyben a térvektorra merőlegesen elhelyezkedő, 1 cm hosszú egyenes vonalú vezető 1 din erőt fejt ki, ha 3 × 10 10 CGS egység áram folyik ezen a vezetőn keresztül; 1 g \u003d 1 10 -4 t (tesla) | gs | Gs |
| Mágneses térerősség | Oersted - a mágneses térerősség mértékegysége a CGS rendszerben; egy oersted (1 e) esetén az intenzitást a tér olyan pontjában veszik fel, amelyben 1 din (dyne) erő hat a mágnesesség mennyiségének 1 elektromágneses egységére; 1 e \u003d 1 / 4π 10 3 a / m |
uh | Oe |
| Induktivitás | Centiméter - az induktivitás egysége a CGS rendszerben; 1 cm = 110-9 gn (Henry) | cm | cm |
| Elektromos kapacitás | Centiméter - kapacitásegység a CGS rendszerben = 1 10 -12 f (farad) | cm | cm |
| IV. Fényerősség, fényáram, fényerő, megvilágítás | |||
| A fény ereje | A gyertya a fényerősség mértékegysége, amelynek értékét úgy vesszük, hogy a teljes emitter fényereje a platina megszilárdulási hőmérsékletén 60 sv / 1 cm 2 | Utca. | CD |
| Fény áramlás | Lumen - a fényáram egysége; 1 lument (lm) sugároz ki 1 sztereos térszögben egy pontszerű fényforrás, amelynek fényereje minden irányban 1 St. | lm | lm |
| Lumen-másodperc – az 1 lm-es fényáram által generált, 1 másodperc alatt kibocsátott vagy érzékelt fényenergiának felel meg | lm s | lm mp | |
| A lumen óra 3600 lumen másodperc | lm h | lm h | |
| Fényerősség | A Stilb a fényerő mértékegysége a CGS rendszerben; egy sík felület fényerejének felel meg, amelyből 1 cm 2 e felületre merőleges irányban 1 ce-nek megfelelő fényerőt ad; 1 sb \u003d 1 10 4 nt (nit) (a fényerő mértékegysége az SI rendszerben) | Ült | sb |
| A Lambert a fényerő rendszeren kívüli egysége, amely a stilbből származik; 1 lambert = 1/π st = 3193 nt | |||
| Apostille = 1 / π St / m 2 | |||
| megvilágítás | Fot - a megvilágítás mértékegysége az SGSL rendszerben (cm-g-sec-lm); 1 ph 1 cm 2 felületi megvilágításnak felel meg 1 lm egyenletes eloszlású fényárammal; 1 f \u003d 1 10 4 lux (lux) | f | ph |
| V. Intenzitás radioaktív sugárzásés adagok | |||
| Intenzitás | A Curie a radioaktív sugárzás intenzitásának mérésének alapegysége, amely 3,7·10 10 bomlásnak felel meg 1 másodperc alatt. bármilyen radioaktív izotóp |
curie | C vagy Cu |
| millicurie \u003d 10 -3 curie, vagy 3,7 10 7 radioaktív bomlási aktus 1 másodperc alatt. | mcurie | mc vagy mCu | |
| mikrocurie = 10-6 curie | mikrocurie | μC vagy μCu | |
| Dózis | Röntgen - az a röntgen- vagy γ-sugárzás mennyisége (dózisa), amely 0,001293 g levegőben (azaz 1 cm 3 száraz levegőben t ° 0 ° -on és 760 Hgmm-en) olyan ionok képződését okozza, amelyek vigyen magával egy elektrosztatikus elektromosság mértékegységét az egyes jelek elektromosságára vonatkozóan; 1 p 2,08 10 9 pár ion képződését okozza 1 cm 3 levegőben | R | r |
| milliröntgen = 10 -3 p | úr | úr | |
| mikroröntgen = 10-6 p | mikrokörzet | µr | |
| Rad - bármely ionizáló sugárzás elnyelt dózisának egysége egyenlő rad 100 erg per 1 g besugárzott közeg; amikor a levegőt röntgen- vagy γ-sugárzás ionizálja, 1 p egyenlő 0,88 rad-dal, és ha szövetek ionizálódnak, gyakorlatilag 1 p egyenlő 1 rad | boldog | rad | |
| Rem (X-ray biológiai ekvivalens) - bármely típusú ionizáló sugárzás mennyisége (dózisa), amely ugyanazt a biológiai hatást okozza, mint 1 p (vagy 1 rad) kemény röntgensugárzás. Különböző biológiai hatás azonos ionizációval különböző típusok a sugárzás egy másik koncepció bevezetésének szükségességéhez vezetett: a sugárzás relatív biológiai hatékonysága -RBE; a dózisok (D) és a dimenzió nélküli együttható (RBE) közötti összefüggést a következőképpen fejezzük ki: Drem =D rad RBE, ahol RBE = 1 röntgen-, γ-sugarak és β-sugarak és RBE = 10 protonok 10 MeV-ig, gyors neutronok és α - természetes részecskék (a Koppenhágai Nemzetközi Radiológus Kongresszus ajánlása alapján, 1953) | reb, reb | rem | |
Jegyzet. A többszörös és résztöbb mértékegységek az idő- és szögegységek kivételével 10 megfelelő hatványával szorozva jönnek létre, és nevüket a mértékegységek nevéhez csatoljuk. Nem megengedett két előtag használata az egység nevéhez. Például nem írhat millimikrowattot (mmkw) vagy mikromikrofarádot (mmf), de nanowattot (nw) vagy pikofaradot (pf) kell írni. Ne használjon előtagot az ilyen mértékegységek neveihez, amelyek többszörös vagy többszörös mértékegységet jeleznek (például mikron). Több időegység is használható a folyamatok időtartamának kifejezésére és az események naptári dátumainak kijelölésére.
A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) legfontosabb mértékegységei
Alapegységek
(hossz, tömeg, hőmérséklet, idő, elektromos áram, fényerősség)
| Érték neve | Jelölés | ||
|---|---|---|---|
| orosz | nemzetközi | ||
| Hossz | A méter 1650763,73 hullámhosszú vákuumsugárzásnak felel meg, ami a 2p 10 és 5d 5 kripton 86* szint közötti átmenetnek felel meg |
m | m |
| Súly | Kilogramm - tömeg, amely megfelel a kilogramm nemzetközi szabványának tömegének | kg | kg |
| Idő | Második – 1/31556925,9747 része egy trópusi évnek (1900)** | mp | S, s |
| Az elektromos áram erőssége | Amper - a változatlan áram erőssége, amely két párhuzamos, végtelen hosszúságú és elhanyagolható kör keresztmetszetű, egymástól 1 m távolságra lévő, vákuumban elhelyezkedő, egyenes vonalú vezetéken áthaladva 2-vel egyenlő erőt kelt ezek között a vezetők között. 10 -7 n méterenként | de | A |
| A fény ereje | Gyertya - a fényerősség egysége, amelynek értékét úgy veszik, hogy a teljes (abszolút fekete) emitter fényereje a platina megszilárdulási hőmérsékletén 60 ce per 1 cm 2 *** | Utca. | CD |
| Hőmérséklet (termodinamikai) | Kelvin-fok (Kelvin-skála) - a termodinamikai hőmérsékleti skála szerinti hőmérsékletmérés mértékegysége, amelyben a víz hármas pontjának hőmérséklete **** 273,16 °K-ra van állítva. | °K | °K |
** Azaz egy másodperc egyenlő a Föld két egymást követő áthaladása közötti időintervallum meghatározott részével a tavaszi napéjegyenlőségnek megfelelő pont Nap körüli pályáján. Ez nagyobb pontosságot biztosít a második meghatározásában, mint a nap részeként történő meghatározása, mivel a nap hossza változó.
*** Azaz egy bizonyos referenciaforrás fényerősségét a platina olvadáspontján, egységnek vesszük. A régi nemzetközi gyertyatartó szabvány 1.005 az új gyertyatartó szabványhoz képest. Így a szokásos gyakorlati pontosság határain belül értékeik egybeesőnek tekinthetők.
**** Hármaspont – a jég olvadási hőmérséklete felette lévő telített vízgőz jelenlétében.
Komplementer és származtatott egységek
| Érték neve | Egységek; meghatározásuk | Jelölés | |
|---|---|---|---|
| orosz | nemzetközi | ||
| I. Lapos szög, térszög, erő, munka, energia, hőmennyiség, teljesítmény | |||
| lapos sarok | Radián - a kör két sugara közötti szög, amely ívet vág egy rad körön, amelynek hossza megegyezik a sugárral | boldog | rad |
| Tömörszög | Szteradián - olyan térszög, amelynek csúcsa a gömb középpontjában található, és amely a gömb felületén egy négyzet területével egyenlő területet vág ki, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával | törölve | sr |
| Erő | Newton-erő, amelynek hatására egy 1 kg tömegű test 1 m / s 2 gyorsulást kap | n | N |
| Munka, energia, hőmennyiség | Joule - a testre ható állandó 1 n erő által végzett munka, amely 1 m-es úton halad a test által az erő irányában | j | J |
| Erő | Watt - az a teljesítmény, amelyen 1 másodpercig. 1 j alatt végzett munka | kedd | W |
| II. Villamos energia mennyisége, elektromos feszültség, elektromos ellenállás, elektromos kapacitás | |||
| Villamos energia mennyisége, elektromos töltés | Medál - a vezető keresztmetszetén 1 másodpercig átfolyó villamos energia mennyisége. 1 a egyenáramnál | nak nek | C |
| Elektromos feszültség, elektromos potenciálkülönbség, elektromotoros erő (EMF) | Volt - a feszültség az elektromos áramkör azon szakaszában, amelyen áthaladva a villamos energia mennyisége 1 k-ban, a munka 1 j alatt történik | ban ben | V |
| Elektromos ellenállás | Ohm - a vezető ellenállása, amelyen 1 V végein állandó feszültség mellett 1 A egyenáram halad át | ohm | Ω |
| Elektromos kapacitás | A Farad egy olyan kondenzátor kapacitása, amelynek lemezei közötti feszültség 1 V-tal változik, ha 1 kV elektromos árammal töltjük fel. | f | F |
| III. Mágneses indukció, mágneses fluxus, induktivitás, frekvencia | |||
| Mágneses indukció | A Tesla egy homogén mágneses tér indukciója, amely a tér irányára merőlegesen elhelyezett, 1 m hosszú, egyenes vonalú vezető szakaszára hat 1 n erővel, amikor 1 a egyenáram halad át a vezetőn. | tl | T |
| Mágneses indukció fluxusa | Weber - mágneses fluxus, amelyet 1 t mágneses indukciós egyenletes mező hoz létre 1 m 2 -es területen, amely merőleges a mágneses indukciós vektor irányára | wb | wb |
| Induktivitás | A Henry egy vezető (tekercs) induktivitása, amelyben 1 V-os EMF indukálódik, amikor az áram 1 másodperc alatt 1 A-rel változik. | úr | H |
| Frekvencia | Hertz - egy periodikus folyamat frekvenciája, amelyben 1 másodpercig. egy oszcilláció lép fel (ciklus, periódus) | Hz | Hz |
| IV. Fényáram, fényenergia, fényerő, megvilágítás | |||
| Fény áramlás | Lumen - az a fényáram, amely 1 ster térszögben 1 s-os pontszerű fényforrást ad, amely minden irányban egyenlően sugároz | lm | lm |
| fényenergia | Lumen második | lm s | lm s |
| Fényerősség | Nit - a világító sík fényereje, mindegyik négyzetméter amely a síkra merőleges irányban 1 sv fényerőt ad | nt | nt |
| megvilágítás | Lux - 1 lm-es fényáram által létrehozott megvilágítás, egyenletes eloszlással 1 m 2 területen | rendben | lx |
| Fény mennyiség | lux második | lx mp | lx s |
Az egyes mértékegységek sokfélesége (az erőt például kg-ban, fontban stb. lehetett kifejezni) és az egységrendszerek nagy nehézségeket okoztak a tudományos és gazdasági eredmények világméretű cseréjében. Ezért már a 19. században szükség volt egy egységes nemzetközi rendszer létrehozására, amely magában foglalja a fizika minden ágában használt mennyiségek mértékegységeit. Egy ilyen rendszer bevezetésére vonatkozó megállapodást azonban csak 1960-ban fogadták el.
Nemzetközi mértékegységrendszer a fizikai mennyiségek helyesen felépített és egymással összefüggő halmaza. 1960 októberében fogadták el a 11. Általános Súly- és Mértékkonferencián. A rendszer rövidített neve -SI. Orosz átírásban - SI. (nemzetközi rendszer).
A Szovjetunióban 1961-ben léptették életbe a GOST 9867-61 szabványt, amely meghatározza ennek a rendszernek a preferált használatát a tudomány, a technológia és a tanítás minden területén. Jelenleg a GOST 8.417-81 „GSI. Fizikai mennyiségek mértékegységei. Ez a szabvány meghatározza a Szovjetunióban használt fizikai mennyiségek egységeit, azok nevét, megnevezését és alkalmazási szabályait. Az SI rendszerrel és az ST SEV 1052-78 szabványnak megfelelően fejlesztették ki.
A C rendszer hét alapegységből, két további egységből és számos deriváltból áll. Az SI-egységek mellett megengedett a rész- és többszörös egységek használata, amelyeket a kezdeti értékek 10 n-nel való szorzásával kapunk, ahol n = 18, 15, 12, ... -12, -15, -18. A többszörös és többszörös egységek neve a megfelelő decimális előtagok hozzáadásával jön létre:
exa (E) \u003d 10 18; peta (P) \u003d 10 15; tera (T) = 10 12; giga (G) = 10 9; mega (M) = 106;
mérföld (m) = 10-3; mikro (mk) \u003d 10 -6; nano (n) = 10-9; pico (p) \u003d 10 -12;
femto (f) = 10-15; atto (a) \u003d 10 -18;
A GOST 8.417-81 lehetővé teszi a feltüntetett egységek mellett számos rendszeren kívüli egység, valamint a vonatkozó nemzetközi határozatok elfogadásáig ideiglenesen használható egységek használatát.
Az első csoportba tartoznak: tonna, nap, óra, perc, év, liter, fényév, volt-amper.
A második csoportba tartoznak: tengeri mérföld, karát, csomó, fordulatszám.
1.4.4 Alapvető si mértékegységek.
Hosszúság mértékegysége - méter (m)
A mérő 1650763,73 hullámhossznak felel meg a sugárzás vákuumában, ami megfelel a kripton-86 atom 2p 10 és 5d 5 szintjei közötti átmenetnek.
A Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Irodában és a nagy nemzeti metrológiai laboratóriumokban olyan berendezéseket hoztak létre, amelyek a mérőt fényhullámhosszon reprodukálják.
A tömeg mértékegysége a kilogramm (kg).
A tömeg a testek tehetetlenségének és gravitációs tulajdonságaik mértéke. A kilogramm megegyezik a kilogramm nemzetközi prototípusának tömegével.
Az SI kilogramm állami elsődleges szabványa egy tömegegység reprodukálására, tárolására és üzemi szabványokba való átvitelére szolgál.
A szabvány a következőket tartalmazza:
A kilogramm nemzetközi prototípusának másolata - platina-iridium prototípus No. 12, amely egy henger alakú súly, amelynek átmérője és magassága 39 mm.
Egyenlő karú prizmás 1. számú, 1 kg-os prizmás mérleg Ruphert (1895) távirányítóval és 1966-ban a VNIIM-ben gyártott 2. számú.
10 éven belül egyszer összehasonlítják az állami szabványt egy másolatszabvánnyal. 90 éve az állami szabvány tömege 0,02 mg-mal nőtt a por, adszorpció és a korrózió miatt.
Most a tömeg az egyetlen mennyiségi egység, amelyet valós etalon határozza meg. Ennek a definíciónak számos hátránya van - a standard tömegének időbeli változása, a szabvány reprodukálhatatlansága. Kutatási munka folyik a tömegegység természetes állandókkal, például a proton tömegével való kifejezésére. A tervek között szerepel egy szabvány kidolgozása is bizonyos számú Si-28 szilícium atomon keresztül. A probléma megoldásához mindenekelőtt az Avogadro-szám mérésének pontosságát kell javítani.
Az idő mértékegysége a másodperc (s).
Az idő világképünk egyik központi fogalma, az emberek életének és tevékenységének egyik legfontosabb tényezője. Mérése stabil periodikus folyamatokkal történik - a Föld éves forgása a Nap körül, a Föld napi forgása a tengelye körül, különféle oszcillációs folyamatok. Az időegység - a második - meghatározása a tudomány fejlődésének és a mérési pontosság követelményeinek megfelelően többször változott. Most a következő meghatározás létezik:
Egy másodperc 9192631770 sugárzási periódusnak felel meg, ami a cézium 133 atom alapállapotának két hiperfinom szintje közötti átmenetnek felel meg.
Jelenleg létrejött az idő-, frekvencia- és hossznyalábszabvány, amelyet az idő- és frekvenciaszolgálat használ. A rádiójelek időegység továbbítását teszik lehetővé, ezért széles körben elérhető. A második szabvány hibája 1·10 -19 s.
Az elektromos áram erősségének mértékegysége az amper (A)
Az amper egyenlő a változatlan áram erősségével, amely két párhuzamos és egyenes vonalú, végtelen hosszúságú és elhanyagolható keresztmetszetű, egymástól 1 méter távolságra vákuumban elhelyezkedő vezetéken áthaladva kölcsönhatási erőt okozna. egyenlő 2 10 -7 N.
Az amperszabvány hibája 4·10 -6 A. Ezt az egységet az úgynevezett árammérlegekkel reprodukáljuk, amelyeket amper-szabványnak tekintünk. Alapegységként 1 voltot terveznek használni, mivel a reprodukálási hibája 5 10 -8 V.
A termodinamikai hőmérséklet mértékegysége – Kelvin (K)
A hőmérséklet egy olyan érték, amely a test felmelegedési fokát jellemzi.
A Galileo hőmérőjének feltalálása óta a hőmérsékletmérés egyik vagy másik hőmérő anyag felhasználásán alapul, amely a hőmérséklet változásával megváltoztatja térfogatát vagy nyomását.
Az összes ismert hőmérsékleti skála (Fahrenheit, Celsius, Kelvin) néhány rögzített ponton alapul, amelyekhez különböző számértékek vannak hozzárendelve.
Kelvin és tőle függetlenül Mengyelejev megfontolásokat fogalmazott meg azzal kapcsolatban, hogy célszerű-e egy referenciaponton alapuló hőmérsékleti skála felépítését, amelyet a "víz hármas pontjaként" vettek fel, ami a víz egyensúlyi pontja a szilárd, folyékony és gáznemű fázisok. Jelenleg speciális edényekben reprodukálható, legfeljebb 0,0001 Celsius-fok hibával. Az abszolút nulla pont a hőmérsékleti intervallum alsó határaként szolgál. Ha ezt az intervallumot 273,16 részre osztjuk, akkor egy Kelvin nevű mértékegységet kapunk.
Kelvin a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-a.
A Kelvinben kifejezett hőmérséklet jelölésére a T szimbólumot alkalmazzuk, Celsius-fokban pedig a t. Az átmenet a következő képlet szerint történik: T=t+ 273,16. Egy Celsius-fok egy Kelvinnel egyenlő (mindkét mértékegység használható).
A fényerősség mértékegysége a kandela (cd)
A fény intenzitása egy olyan mennyiség, amely a fényforrás izzását egy bizonyos irányban jellemzi, megegyezik a fényáram és a terjedési kis térszög arányával.
A kandela egyenlő egy 540 10 12 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás adott irányú fényerősségével, amelynek fényerőssége ebben az irányban 1/683 (W/sr) (Watts per steradian).
Az egység szabvány szerinti reprodukálási hibája 1·10 -3 cd.
Egy anyag mennyiségi egysége a mól.
Egy mól egyenlő egy olyan rendszer anyagmennyiségével, amely annyi szerkezeti elemet tartalmaz, ahány atom van a 0,012 kg tömegű C12 szénben.
A mól használatakor meg kell adni a szerkezeti elemeket, amelyek lehetnek atomok, molekulák, ionok, elektronok vagy meghatározott részecskecsoportok.
További SI egységek
A nemzetközi rendszer két további egységet tartalmaz - sík és térszögek mérésére. Nem lehetnek alapvetőek, mivel dimenzió nélküli mennyiségek. Ha a szöghez független dimenziót rendelünk, akkor a forgó és görbe vonalú mozgással kapcsolatos mechanikai egyenletek megváltoztatására lenne szükség. Ezek azonban nem származékosak, mivel nem függenek az alapegységek megválasztásától. Ezért ezek az egységek szerepelnek az SI-ben, mint további egységek, amelyek bizonyos származtatott egységek kialakításához szükségesek - szögsebesség, szöggyorsulás stb.
Síkszög mértékegysége - radián (rad)
A radián egyenlő a kör két sugara közötti szöggel, amelyek között a körív hossza megegyezik a sugárral.
A radián elsődleges állapotstandardja egy 36 lapos prizmából és egy szabványos goniométeres autokollimációs egységből áll, az olvasóeszközök osztásértéke 0,01 ''. A síkszög mértékegységének reprodukálása kalibrációs módszerrel történik, azon a tényen alapulva, hogy egy poliéder prizma összes középponti szögének összege 2π rad.
A térszög mértékegysége a szteradián (sr)
A szteradián egyenlő a gömb középpontjában lévő csúcsponttal bezárt térszöggel, amely a gömb felületén egy olyan területet vág ki, amely megegyezik egy négyzet területével, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával.
A térszöget a kúp tetején lévő síkszögek meghatározásával mérjük. Az 1sr térszög egy 65 0 32 ' síkszögnek felel meg. Az újraszámításhoz használja a következő képletet:
ahol Ω a térszög sr-ben; α a csúcsban lévő lapos szög fokban.
A π térszög a 120 0 síkszögnek, a 2π térszög pedig a 180 0 síkszögnek felel meg.
Általában a szögeket továbbra is fokban mérik - ez kényelmesebb.
Az SI előnyei
Univerzális, vagyis minden mérési területre kiterjed. Megvalósításával lehetőség nyílik minden más egységrendszer elhagyására.
Koherens, vagyis olyan rendszer, amelyben az összes mennyiség származtatott egységeit a dimenzió nélküli egységgel egyenlő numerikus együtthatójú egyenletekkel kapjuk (a rendszer összefüggő és konzisztens).
A rendszerben a mértékegységek egységesek (az energia- és munkaegységek száma helyett: kilogramm-erőmérő, erg, kalória, kilowattóra, elektronvolt stb. - egy egység a munka és az összes energia mérésére - a joule).
Világos különbséget teszünk a tömeg és az erő mértékegységei között (kg és N).
Az SI hátrányai
Nem minden egység rendelkezik a gyakorlati használatra alkalmas mérettel: a Pa nyomásegység nagyon kicsi érték; Mértékegység elektromos kapacitás F nagyon nagy érték.
A szögek radiánban történő mérésének kényelmetlensége (a fokokat könnyebben érzékeljük)
Sok származtatott mennyiségnek még nincs saját neve.
Így az SI átvétele a következő és nagyon fontos lépés a metrológia fejlődésében, előrelépés a fizikai mennyiségek egységrendszereinek fejlesztésében.
A metrikus rendszer a nemzetközi decimális mértékegységrendszer elterjedt neve, amelynek alapegységei a méter és a kilogramm. Némi részletbeli eltérésekkel a rendszer elemei az egész világon azonosak.
Hossz- és tömegszabványok, nemzetközi prototípusok. A hosszúság és tömeg szabványok nemzetközi prototípusait - méter és kilogramm - letétbe helyezték a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Irodánál, amely Párizs egyik külvárosában, Sevresben található. A mérő etalonja egy platina 10% irídiumötvözetből készült vonalzója volt, melynek keresztmetszete speciális X-alakzatot kapott a hajlítási merevség növelésére minimális fémtérfogat mellett. Egy ilyen vonalzó hornyában egy hosszanti sík felület volt, és a mérőt úgy határozták meg, mint a vonalzón annak végein végrehajtott két löket középpontja közötti távolságot, 0 °C-os szabványos hőmérsékleten. A henger tömege Ugyanabból a platinából készült a kilogramm nemzetközi prototípusa. Irídium ötvözet, amely a mérő szabványa, magassága és átmérője körülbelül 3,9 cm. Ennek a szabványos tömegnek a tömege tengerszinten 1 kg 45°-os földrajzi szélességen, néha kilogramm-erőnek is nevezik. Így akár az abszolút mértékegység-rendszer tömegmércéjeként, akár a mértékegység-technikai rendszer erőmércéjeként használható, amelyben az egyik alapegység az erő mértékegysége.
Nemzetközi SI rendszer. A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) egy olyan harmonizált rendszer, amelyben bármilyen fizikai mennyiségre, például hosszra, időre vagy erőre, egy és csak egy mértékegység van. Egyes mértékegységek konkrét elnevezést kapnak, például a nyomást jelző pascalt, míg másokat azokról a mértékegységekről neveznek el, amelyekből származnak, például a sebesség mértékegysége, a másodpercenkénti méter. A fő egységek két további geometriai egységgel együtt a táblázatban láthatók. 1. A táblázat tartalmazza azokat a származtatott egységeket, amelyekre speciális elnevezést alkalmaztak. 2. Az összes származékból mechanikai egységek a legfontosabbak az erő mértékegysége, a newton, az energia mértékegysége, a joule és a teljesítmény mértékegysége a watt. A Newtont úgy definiálják, mint azt az erőt, amely egy kilogramm tömegnek egy méter per másodperc négyzetes gyorsulást ad. A joule egyenlő azzal a munkával, amelyet akkor végeznek, amikor az egy newtonnak megfelelő erő alkalmazási pontja egy méterrel elmozdul az erő irányába. A watt az a teljesítmény, amellyel egy joule-t egy másodperc alatt teljesítenek. Az alábbiakban az elektromos és egyéb származtatott egységekről lesz szó. Az elsődleges és másodlagos egységek hivatalos meghatározásai a következők.
Méter a fény által vákuumban megtett út hossza 1/299 792 458 másodpercben.
Kilogramm egyenlő a kilogramm nemzetközi prototípusának tömegével.
Második- a cézium-133 atom alapállapotának hiperfinom szerkezetének két szintje közötti átmeneteknek megfelelő 9 192 631 770 periódusú sugárzási rezgés időtartama.
Kelvin egyenlő a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-ával.
anyajegy egyenlő egy anyag mennyiségével, amely annyi szerkezeti elemet tartalmaz, ahány atom van a 0,012 kg tömegű szén-12 izotópban.
Radian- egy kör két sugara közötti lapos szög, amelyek között a körív hossza megegyezik a sugárral.
Szteradián egyenlő a gömb középpontjában lévő csúcsponttal bezárt térszöggel, amely a felületén egy olyan négyzet területével egyenlő területet vág ki, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával.
| 1. táblázat: SI alapegységek | |||
|---|---|---|---|
| Érték | Mértékegység | Kijelölés | |
| Név | orosz | nemzetközi | |
| Hossz | méter | m | m |
| Súly | kilogramm | kg | kg |
| Idő | második | tól től | s |
| Az elektromos áram erőssége | amper | DE | A |
| Termodinamikai hőmérséklet | kelvin | NAK NEK | K |
| A fény ereje | kandela | CD | CD |
| Anyagmennyiség | anyajegy | anyajegy | mol |
| További SI egységek | |||
| Érték | Mértékegység | Kijelölés | |
| Név | orosz | nemzetközi | |
| lapos sarok | radián | boldog | rad |
| Tömörszög | szteradián | Házasodik | sr |
| 2. táblázat: SI származtatott egységek saját nevükkel | ||||
|---|---|---|---|---|
| Érték | Mértékegység |
Származtatott egységkifejezés |
||
| Név | Kijelölés | más SI-egységeken keresztül | alap- és kiegészítő SI-egységeken keresztül | |
| Frekvencia | hertz | Hz | - | -1-től |
| Erő | newton | H | - | m kg s -2 |
| Nyomás | pascal | Pa | N/m 2 | m -1 kg s -2 |
| Energia, munka, hőmennyiség | joule | J | N m | m 2 kg s -2 |
| Erő, energiaáramlás | watt | kedd | j/s | m 2 kg s -3 |
| Villamos energia mennyisége, elektromos töltés | medál | cl | A with | val,-vel |
| Elektromos feszültség, elektromos potenciál | volt | BAN BEN | W/A | m 2 kgf -3 A -1 |
| Elektromos kapacitás | farad | F | CL/V | m -2 kg -1 s 4 A 2 |
| Elektromos ellenállás | ohm | Ohm | B/A | m 2 kg s -3 A -2 |
| elektromos vezetőképesség | Siemens | Cm | A/B | m -2 kg -1 s 3 A 2 |
| Mágneses indukció fluxusa | weber | wb | Be | m 2 kg s -2 A -1 |
| Mágneses indukció | tesla | T, T | Wb/m 2 | kg s -2 A -1 |
| Induktivitás | Henrik | G, Gn | Wb/A | m 2 kg s -2 A -2 |
| Fény áramlás | lumen | lm | cd átl | |
| megvilágítás | luxus | rendben | m 2 cd sr | |
| Radioaktív forrás tevékenység | becquerel | Bq | -1-től | -1-től |
| Az elnyelt sugárdózis | szürke | Gr | j/kg | m 2 s -2 |
A tizedes többszörösek és részszorzók képzéséhez számos előtagot és szorzót írnak elő, amelyeket a táblázat tartalmaz. 3.
| 3. táblázat: A nemzetközi SI-rendszer decimális többszöröseinek és részszorzóinak előtagjai és szorzói | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| pl | E | 10 18 | deci | d | 10 -1 |
| peta | P | 10 15 | centi | tól től | 10 -2 |
| tera | T | 10 12 | Milli | m | 10 -3 |
| giga | G | 10 9 | mikro | mk | 10 -6 |
| mega | M | 10 6 | nano | n | 10 -9 |
| kiló | nak nek | 10 3 | pico | P | 10 -12 |
| hektóliter | G | 10 2 | femto | f | 10 -15 |
| hangtábla | Igen | 10 1 | atto | de | 10 -18 |
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 . Az SI-rendszer minden alapmértékegysége, a kilogramm kivételével, ma már fizikai állandók vagy jelenségek alapján van meghatározva, amelyeket változatlannak és nagy pontossággal reprodukálhatónak tekintenek. Ami a kilogrammot illeti, még nem találtak módszert annak reprodukálhatósági fokára, amelyet a különféle tömegszabványok és a kilogramm nemzetközi prototípusának összehasonlítására szolgáló eljárások során elérnek. Az ilyen összehasonlítás egy rugós mérlegen való leméréssel végezhető, amelynek hibája nem haladja meg az 1 10 -8 értéket. A kilogrammra vonatkozó többszörösek és részszorosok szabványait mérlegen végzett kombinált méréssel állapítják meg.
Mivel a mérőt a fénysebesség alapján határozzák meg, bármely jól felszerelt laboratóriumban önállóan reprodukálható. Tehát az interferencia módszerrel a műhelyekben és laboratóriumokban használt szaggatott és végmérők a fény hullámhosszával való közvetlen összehasonlítással ellenőrizhetők. Az ilyen módszereknél a hiba optimális körülmények között nem haladja meg az egymilliárdot (1 10 -9). A lézertechnológia fejlődésével az ilyen mérések nagymértékben leegyszerűsödtek, hatótávolságuk pedig jelentősen kibővült.
Hasonlóképpen, a második, modern definíciója szerint, önállóan megvalósítható egy kompetens laboratóriumban egy atomsugár létesítményben. A nyaláb atomjait az atomfrekvenciára hangolt nagyfrekvenciás generátor gerjeszti, az elektronikus áramkör pedig a generátoráramkörben lévő rezgési periódusok számlálásával méri az időt. Az ilyen mérések 1 10 -12-es nagyságrendű pontossággal végezhetők el – sokkal jobban, mint a második korábbi definícióinál lehetséges volt, a Föld forgása és a Nap körüli forgása alapján. Az idő és annak reciprokja, a frekvencia egyedülálló abban, hogy referenciáik rádión is továbbíthatók. Ennek köszönhetően bárki, aki rendelkezik megfelelő rádióvevő berendezéssel, olyan pontos idő- és referenciafrekvenciás jeleket kaphat, amelyek pontossága szinte megegyezik az éterben sugárzottakkal.
Mechanika. A hosszúság, a tömeg és az idő mértékegységei alapján a mechanikában használt összes mértékegység származtatható, amint az fent látható. Ha az alapmértékegységek a méter, a kilogramm és a másodperc, akkor a rendszert ISS mértékegységrendszernek nevezzük; ha - centiméter, gramm és másodperc, akkor - a CGS mértékegységrendszerrel. Az erő mértékegységét a CGS rendszerben dyne-nek, a munka mértékegységét erg-nek nevezzük. Egyes egységek különleges neveket kapnak, ha a tudomány meghatározott ágaiban használják őket. Például egy gravitációs tér erősségének mérésekor a gyorsulás mértékegységét a CGS rendszerben halónak nevezik. Számos egység van különleges nevek nem szerepel a fenti egységrendszerek egyikében sem. A bar, a korábban a meteorológiában használt nyomás mértékegysége 1 000 000 dyn/cm2. A lóerő, egy elavult teljesítményegység, amelyet a brit műszaki egységrendszerben és Oroszországban is használnak, körülbelül 746 watt.
hőmérséklet és melegség. A mechanikai egységek nem teszik lehetővé az összes tudományos és műszaki probléma megoldását más arányok bevonása nélkül. Bár a tömeg mozgatásakor végzett munka egy erő hatásával szemben, ill kinetikus energia Egy bizonyos tömegű anyagok természetükben egyenértékűek egy anyag hőenergiájával, célszerűbb a hőmérsékletet és a hőt különálló mennyiségeknek tekinteni, amelyek nem függnek a mechanikaitól.
Termodinamikai hőmérséklet skála. A Kelvinnek (K) nevezett termodinamikai hőmérsékleti mértékegységet 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-nek veszik, amely meghatározza a termodinamikai hőmérsékleti skálát. Ez a Kelvin által javasolt skála a termodinamika második főtételén alapul. Ha van két állandó hőmérsékletű és megfordítható 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 \u003d -Q 2 Q 1 egyenlőség adja, ahol Q 2 és Q 1 az egyes tartályokba átadott hőmennyiség (jel<минус>azt jelzi, hogy a hőt az egyik tárolóból veszik fel). Így, ha a melegebb tároló hőmérséklete 273,16 K, és a belőle 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 körfolyamat adiabatikus tágulási szakaszában a gáz összes energiája mechanikai energiává alakult. Ezt a hőmérsékletet abszolút nullának nevezzük. Az általánosan használt termodinamikai hőmérséklet tudományos kutatás, egybeesik a PV = RT állapotú ideális gáz egyenletében szereplő hőmérséklettel, 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 korrekciót végzünk a viriális erőkre, akkor a gázok tágulása lehetővé teszi a termodinamikai hőmérsékleti skála reprodukálását.
Nemzetközi hőmérsékleti skála. A fenti definíció szerint a hőmérséklet nagyon nagy pontossággal (a hármaspont közelében kb. 0,003 K-ig) mérhető gázhőméréssel. Hőszigetelt kamrában platina ellenálláshőmérőt és gáztartályt helyeznek el. A kamra felfűtésekor a hőmérő elektromos ellenállása megnő, és a tartályban a gáznyomás (az állapotegyenletnek megfelelően) megemelkedik, hűtéskor pedig fordított kép figyelhető meg. Az ellenállás és a nyomás egyidejű mérésével lehetőség nyílik a hőmérő kalibrálására a gáznyomás szerint, amely arányos a hőmérséklettel. Ezután a hőmérőt termosztátba helyezzük, amelyben folyékony víz szilárd és gőzfázisával egyensúlyban tartható. 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-hőmérsékletet a Kelvin-hőmérsékletből 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 néhány állandó referenciapont-pár (hőmérséklet-referenciapont) közötti hőmérséklet-intervallumban használtak. Az MTS-nek a lehető legnagyobb pontossággal kellett volna megfelelnie a termodinamikai skálának, de mint később kiderült, az eltérései igen jelentősek.
Fahrenheit hőmérsékleti skála. A Fahrenheit hőmérsékleti skálát, amelyet széles körben alkalmaznak a brit műszaki mértékegységrendszerrel kombinálva, valamint számos országban nem tudományos jellegű méréseknél, általában két állandó referenciapont - a jégolvadás hőmérséklete (32) határozza meg. °F) és a víz forráspontja (212 °F) normál (atmoszférikus) nyomáson. Ezért ahhoz, hogy a Celsius-hőmérsékletet megkapja a Fahrenheit-hőmérsékletből, vonjon le 32-t az utóbbiból, és szorozza meg az eredményt 5/9-cel.
Hőegységek. Mivel a hő az energia egyik formája, joule-ban mérhető, és ezt a metrikus mértékegységet nemzetközi megállapodással fogadták el. De mivel a hőmennyiséget egykor bizonyos mennyiségű víz hőmérsékletének változtatásával határozták meg, széles körben elterjedt a kalóriának nevezett mértékegység, amely megegyezik egy gramm víz hőmérsékletének 1 °C-kal történő emeléséhez szükséges hőmennyiséggel. Tekintettel arra, hogy a víz hőkapacitása a hőmérséklettől függ, meg kellett adnom a kalória értékét. Legalább két különböző kalória jelent meg -<термохимическая>(4,1840 J) és<паровая>(4,1868 J).<Калория>, amelyet a dietetikában használnak, valójában egy kilokalóriája van (1000 kalória). A kalória nem SI-mértékegység, és a tudomány és a technológia legtöbb területén használaton kívül van.
elektromosság és mágnesesség. Minden általános elektromos és mágneses mértékegység a metrikus rendszeren alapul. Összhangban a modern meghatározások elektromos és mágneses egységek, ezek mind bizonyos származtatott egységek fizikai képletek a hosszúság, tömeg és idő metrikus mértékegységeiből. Mivel a legtöbb elektromos és mágneses mennyiséget nem olyan könnyű megmérni az említett szabványokkal, úgy vélték, hogy kényelmesebb megfelelő kísérletekkel levezetett etalonokat felállítani néhány jelzett mennyiségre, míg másokat ilyen szabványok segítségével mérni.
SI mértékegységek. Az alábbiakban felsoroljuk az SI rendszer elektromos és mágneses egységeit.
Az amper, az elektromos áram mértékegysége, az SI rendszer hat alapegységének egyike. Amper - a változatlan áram erőssége, amely két párhuzamos, végtelen hosszúságú, elhanyagolhatóan kis kör keresztmetszeti területű, vákuumban egymástól 1 m távolságra elhelyezkedő egyenes vonalú vezetőn áthaladva egyenlő kölcsönhatási erőt okozna. 2 10-re a vezeték minden szakaszán 1 m hosszú - 7 N.
Volt, a potenciálkülönbség és az elektromotoros erő mértékegysége. Volt - elektromos feszültség egy elektromos áramkör egy szakaszában, 1 A egyenárammal, 1 W energiafogyasztással.
Coulomb, a villamos energia mennyiségének egysége (elektromos töltés). Coulomb - a vezeték keresztmetszetén áthaladó villamos energia mennyisége 1 A állandó árammal 1 másodperc alatt.
Farad, az elektromos kapacitás mértékegysége. A Farad egy kondenzátor kapacitása, melynek lapjain 1 C töltés mellett 1 V elektromos feszültség keletkezik.
Henry, az induktivitás mértékegysége. Henry egyenlő annak az áramkörnek az induktivitásával, amelyben EMF önindukció 1 V-on az áramerősség egyenletes változásával ebben az áramkörben 1 A-val 1 másodperc alatt.
Weber, a mágneses fluxus mértékegysége. Weber - mágneses fluxus, amikor nullára csökken a hozzá kapcsolt áramkörben, amelynek ellenállása 1 Ohm, 1 C-nak megfelelő elektromos töltés áramlik.
Tesla, a mágneses indukció mértékegysége. Tesla - egyenletes mágneses tér mágneses indukciója, amelyben az indukciós vonalakra merőleges, 1 m 2 -es sík területen áthaladó mágneses fluxus 1 Wb.
Gyakorlati szabványok. A gyakorlatban az amper értékét az áramot szállító vezeték menetei közötti kölcsönhatási erő mérésével reprodukálják. Amennyiben elektromosság időben történik folyamat, az aktuális szabvány nem menthető. Ugyanígy a volt értékét sem lehet közvetlenül a definíciója szerint rögzíteni, mivel a wattot (teljesítményegységet) nehéz mechanikus eszközökkel kellő pontossággal reprodukálni. Ezért a feszültséget a gyakorlatban normál elemek csoportjával reprodukálják. Az Egyesült Államokban 1972. július 1-jén a törvény elfogadta a volt definícióját, amely a váltakozó áramra gyakorolt Josephson-effektuson alapul (két szupravezető lemez közötti váltakozó áram frekvenciája arányos a külső feszültséggel).
Fény és megvilágítás. A fényerősség és a megvilágítás mértékegységei nem határozhatók meg pusztán a mechanikai mértékegységek alapján. Lehetőség van a fényhullámban az energiaáramot W/m 2 -ben, a fényhullám intenzitását V/m-ben kifejezni, mint a rádióhullámok esetében. De a megvilágítás észlelése pszichofizikai jelenség, amelyben nemcsak a fényforrás intenzitása lényeges, hanem az emberi szem érzékenysége is ennek az intenzitásnak a spektrális eloszlására.
Nemzetközi megállapodás szerint a fényerősség mértékegysége a kandela (korábbi nevén gyertya), amely megegyezik az 540 10 12 Hz (l \u003d 555 nm) frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás adott irányú fényerősségével, amelynek ezirányú fénysugárzásának energiaintenzitása 1/683 W /vö. Ez nagyjából megfelel az egykor etalonként szolgáló spermaceti gyertya fényintenzitásának.
Ha a forrás fényintenzitása 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 négyzetméterenként, azaz. egy lakosztály.
Röntgen- és gamma-sugárzás, radioaktivitás. A Röntgen (R) a röntgen-, gamma- és fotonsugárzás expozíciós dózisának elavult mértékegysége, amely megegyezik a sugárzás mennyiségével, amely a másodlagos elektronsugárzást figyelembe véve 0,001 293 g levegőben ionokat képez, amelyek töltése egyenlő. minden jel egy CGS-egységére. Az SI rendszerben az elnyelt sugárdózis mértékegysége a szürke, ami 1 J/kg. Az elnyelt sugárdózis szabványa az ionizációs kamrákkal ellátott berendezés, amely a sugárzás által keltett ionizációt méri.
A Curie (Ci) a radioaktív forrásban lévő nuklidaktivitás elavult egysége. A Curie egy radioaktív anyag (készítmény) aktivitásával egyenlő, amelyben 1 s alatt 3700 10 10 bomlási aktus megy végbe. Az SI-rendszerben egy izotóp aktivitási egysége a becquerel, amely megegyezik egy olyan radioaktív forrásban lévő nuklid aktivitásával, amelyben 1 másodperc alatt egy bomlási esemény következik be. A radioaktivitási standardokat kis mennyiségű radioaktív anyagok felezési idejének mérésével kapjuk. Ezután az ilyen szabványok szerint kalibrálják és ellenőrzik az ionizációs kamrákat, a Geiger-számlálókat, a szcintillációs számlálókat és a behatoló sugárzás rögzítésére szolgáló egyéb eszközöket.
Általános információ
Előtagok az egységnevek előtt használható; azt jelentik, hogy az egységet 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.
Nemzetközi és orosz jelölések
Ezt követően a fizikai mennyiségekre alapegységeket vezettek be a villamos energia és az optika területén.
SI mértékegységek
Az SI-mértékegységek nevét kisbetűvel írjuk, az SI-mértékegységek megjelölése után a szokásos rövidítésekkel ellentétben nem kerül pont.
Alapegységek
| Érték | mértékegység | Kijelölés | ||
|---|---|---|---|---|
| Orosz név | nemzetközi név | orosz | nemzetközi | |
| Hossz | méter | méter (méter) | m | m |
| Súly | kilogramm | kg | kg | kg |
| Idő | második | második | tól től | s |
| Áramerősség | amper | amper | DE | A |
| Termodinamikai hőmérséklet | kelvin | kelvin | NAK NEK | K |
| A fény ereje | kandela | kandela | CD | CD |
| Anyagmennyiség | anyajegy | anyajegy | anyajegy | mol |
Származtatott egységek
A származtatott egységeket alapegységekkel fejezhetjük ki matematikai műveletek segítségével: szorzás és osztás. A származtatott egységek egy része a kényelem kedvéért saját nevet kapott, az ilyen egységek matematikai kifejezésekben is használhatók más származtatott egységek kialakítására.
A származtatott mértékegység matematikai kifejezése abból a fizikai törvényből következik, amellyel ezt a mértékegységet meghatározzák, vagy annak a fizikai mennyiségnek a meghatározásából, amelyre bevezették. Például a sebesség az a távolság, amelyet egy test egységnyi idő alatt megtesz; ennek megfelelően a sebesség mértékegysége m/s (méter per másodperc).
Ugyanaz az egység gyakran különböző módon írható, különböző alap- és származtatott egységek használatával (lásd például a táblázat utolsó oszlopát ). A gyakorlatban azonban olyan bevett (vagy egyszerűen általánosan elfogadott) kifejezéseket használnak, amelyek a legjobban tükrözik a mennyiség fizikai jelentését. Például az erőnyomaték értékének felírásához N m-t kell használni, és m N-t vagy J-t nem szabad használni.
| Érték | mértékegység | Kijelölés | Kifejezés | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Orosz név | nemzetközi név | orosz | nemzetközi | ||
| lapos sarok | radián | radián | boldog | rad | m m −1 = 1 |
| Tömörszög | szteradián | szteradián | Házasodik | sr | m 2 m −2 = 1 |
| Celsius hőmérséklet¹ | Celsius fok | Celsius fok | °C | °C | K |
| Frekvencia | hertz | hertz | Hz | Hz | s −1 |
| Erő | newton | newton | H | N | kg m s −2 |
| Energia | joule | joule | J | J | N m \u003d kg m 2 s −2 |
| Erő | watt | watt | kedd | W | J / s \u003d kg m 2 s −3 |
| Nyomás | pascal | pascal | Pa | Pa | N/m 2 = kg m −1 s −2 |
| Fény áramlás | lumen | lumen | lm | lm | cd sr |
| megvilágítás | luxus | lux | rendben | lx | lm/m² = cd sr/m² |
| Elektromos töltés | medál | coulomb | cl | C | A s |
| Lehetséges különbség | volt | feszültség | BAN BEN | V | J / C \u003d kg m 2 s −3 A −1 |
| Ellenállás | ohm | ohm | Ohm | Ω | V / A \u003d kg m 2 s −3 A −2 |
| Elektromos kapacitás | farad | farad | F | F | Cl / V \u003d s 4 A 2 kg −1 m −2 |
| mágneses fluxus | weber | weber | wb | wb | kg m 2 s −2 A −1 |
| Mágneses indukció | tesla | tesla | Tl | T | Wb / m 2 \u003d kg s −2 A −1 |
| Induktivitás | Henrik | Henrik | gn | H | kg m 2 s −2 A −2 |
| elektromos vezetőképesség | Siemens | siemens | Cm | S | Ohm −1 \u003d s 3 A 2 kg −1 m −2 |
| becquerel | becquerel | Bq | bq | s −1 | |
| Ionizáló sugárzás elnyelt dózisa | szürke | szürke | Gr | Gy | J/kg = m²/s² |
| Az ionizáló sugárzás hatékony dózisa | sievert | sievert | Sv | Sv | J/kg = m²/s² |
| Katalizátor aktivitás | gurult | katal | macska | kat | mol/s |
A Kelvin és Celsius skála a következőképpen kapcsolódik: °C = K − 273,15
Nem SI mértékegységek
A Súly- és Mértékegységek Általános Konferenciája határozata értelmében egyes nem SI-mértékegységek „az SI-vel együtt használhatók”.
| mértékegység | nemzetközi cím | Kijelölés | SI érték | |
|---|---|---|---|---|
| orosz | nemzetközi | |||
| perc | percek | min | min | 60 s |
| óra | órák | h | h | 60 perc = 3600 s |
| nap | nap | nap | d | 24 óra = 86 400 s |
| fokozat | fokozat | ° | ° | (π/180) rad |
| ívperc | percek | ′ | ′ | (1/60)° = (π/10 800) |
| ív második | második | ″ | ″ | (1/60)′ = (π/648 000) |
| liter | liter (liter) | l | l, L | 1/1000 m³ |
| tonna | tonna | T | t | 1000 kg |
| neper | neper | Np | Np | dimenzió nélküli |
| fehér | Bel | B | B | dimenzió nélküli |
| elektron-volt | elektronvolt | eV | eV | ≈1,60217733×10 −19 J |
| atomtömeg egység | egységes atomtömeg-egység | de. eszik. | u | ≈1,6605402×10 −27 kg |
| csillagászati egység | csillagászati egység | de. e. | ua | ≈1,49597870691×10 11 m |
| tengeri mérföld | tengeri mérföld | mérföld | - | 1852 m (pontosan) |
| csomópont | csomó | kötvények | 1 tengeri mérföld per óra = (1852/3600) m/s | |
| ar | vannak | de | a | 10² m² |
| hektár | hektár | Ha | Ha | 10 4 m² |
| rúd | rúd | rúd | rúd | 10 5 Pa |
| angström | angström | Å | Å | 10 −10 m |
| istálló | istálló | b | b | 10-28 m² |
Más egységek nem engedélyezettek.
Időnként azonban más egységeket is használnak különböző területeken.
- A CGS rendszer egységei: erg, gauss, oersted stb.
- Nem rendszerszintű egységek, széles körben használtak az SI elfogadása előtt: