Мы объясним, что такое Международная система единиц, как она была создана и для чего используется. Кроме того, его основные и производные единицы
Международная система единиц является наиболее широко используемой системой во всем мире
Что такое Международная система единиц?
Международная система единиц (сокращенно СИ) – это система единиц измерения, используемая практически во всем мире. Он используется в конструкции самых многочисленных измерительных приборов как для специализированного, так и для повседневного потребления
Система единиц – это научный стандарт для соотнесения вещей на основе набора воображаемых единиц. То есть это система регистрации действительности : взвешивания, измерения , отсчета времени и т.д., основанная на наборе единиц, которые всегда равны между собой и могут быть применены в любой точке мира с одинаковой ценностью
Международная система единиц является наиболее широко принятой из всех систем измерений (хотя и не единственной, поскольку некоторые страны до сих пор используют англосаксонскую систему) и единственной, которая в настоящее время имеет тенденцию к некоторой универсализации
Время от времени СИ пересматривается и уточняется, чтобы убедиться, что это лучшая система единиц из имеющихся, или чтобы привести ее в соответствие с последними научными открытиями. Фактически, в 2018 году в Версале, Франция, было проведено голосование по переопределению четырех основных единиц, чтобы привести их в соответствие с фундаментальными параметрами, неизменными в природе
История международной системы единиц
СИ была создана в 1960 году во время 11-й Генеральной конференции по мерам и весам, основанной в 1875 году для принятия решений относительно тогдашней французской метрической системы. Это орган, который в настоящее время отвечает за пересмотр Международной системы измерений и находится в Международном бюро мер и весов в Париже
При создании СИ предусматривалось только шесть основных единиц, к которым позже были добавлены другие, например, мол в 1971 году. Его термины были гармонизированы в 2006-2009 годах при сотрудничестве организаций ISO (Международная организация по стандартизации) и IEC (Международная электротехническая комиссия), что привело к появлению стандарта ISO/IEC 80000
Для чего существует ИБ?
СИ, говоря очень просто, – это система, которая позволяет нам измерять. Или, скорее, это тот, который гарантирует, что наши измерения, сделанные здесь или в любом другом регионе мира, всегда эквивалентны и означают одно и то же
Иными словами, откуда человек знает, что метр расстояния – это действительно метр? Откуда он знает, что метр здесь точно такой же, как метр в Китае, в Гренландии или в Южной Африке? Это именно то, с чем имеет дело данная система
Поэтому он устанавливает необходимые руководящие принципы, чтобы, мягко говоря, килограмм всегда оставался килограммом, независимо от места или даже типа инструмента, используемого для его измерения
Основные единицы СИ
Каждая единица измеряет отдельную физическую величину.
СИ включает в себя набор из семи основных единиц, каждая из которых связана с одной из основных физических величин, а именно:
- метр (м) . Основная единица измерения длины , научно определяемая как путь, пройденный светом в вакууме за промежуток времени 1/299 792 458 секунд.
- Килограмм (кг). Основная единица массы , научно определенная из прототипа килограмма, состоящего из сплава 90% платины и 10% иридия, цилиндрической формы, высотой 39 миллиметров, диаметром 39 миллиметров и плотностью приблизительно 21 500 кг/м3. Однако в более поздних версиях предлагается переопределить килограмм с величины, связанной с постоянной Планка (h).
- Второй (s). Основная единица времени , определяемая научно как длительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя гиперфиновыми уровнями основного состояния атома цезия-133.
- Ампер (A) . Основная единица измерения электрического тока , которая воздает должное французскому физику Андре-Мари Амперу (1775-1836), и научно определяется как сила постоянного тока, который, поддерживаемый в двух параллельных прямолинейных проводниках бесконечной длины, пренебрежимо малого кругового сечения и расположенных в одном метре друг от друга в вакууме, создает между ними силу, равную 2 x 10-7 Ньютона на метр длины. Недавно было предложено изменить его определение, приняв во внимание некоторое значение фундаментального электрического заряда (e).
- Кельвин (K) . Основная единица измерения температуры термодинамики , в честь ее создателя, британского физика Уильяма Томсона (1824-1907), также известного как лорд Кельвин. Она определяется как доля 1/273,16 от температуры воды в ее тройной точке (т.е. там, где три ее состояния – твердое, жидкое и газообразное – сосуществуют в гармонии). Недавно было предложено дать новое определение Кельвина, приняв во внимание значение постоянной Больцмана (k).
- Mol (моль). Основная единица для измерения количества вещества в смеси или растворе, определяемая научно как количество вещества в системе, содержащей столько элементарных единиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12. Таким образом, когда используется эта единица, необходимо уточнить, имеются ли в виду атомы, молекулы ионы электроны и т.д. Недавно было предложено переопределить эту единицу, используя некоторое значение постоянной Авогадро (NA).
- Candela (cd) . Это основная единица силы света, определяемая научно как интенсивность в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение с частотой 540 x 1012 Герц , интенсивность энергии которого в этом направлении составляет 1/683 ватта на стерадиан.
Единицы измерения взяты из СИ
Как следует из названия, производные единицы СИ получаются из базовых единиц путем комбинаций и связей между ними, чтобы физические величины могли быть выражены математически
Эти единицы не следует путать с кратными и субмногократными базовыми единицами, такими как километры или нанометры (кратные и субмногократные единицы метра, соответственно)
Существует множество производных единиц, но основные из них перечислены ниже:
- кубический метр (м3) . Производная единица, созданная для измерения объема вещества.
- килограмм на кубический метр (кг/м3). Производная единица, созданная для измерения плотности тела.
- Ньютон (N) . Отдавая дань уважения отцу современной физики , британцу Исааку Ньютону (1643-1727), это производная единица, созданная для измерения силы , и выраженная в килограммах на метр в секунду в квадрате (кг.м/с2), из собственного уравнения Ньютона для расчета силы.
- Джоуль/Джоуль (J) . Названная в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818-1889), она является единицей СИ, используемой для измерения энергии работы или тепла. Его можно определить как количество работы, необходимое для перемещения заряда в один кулон через напряжение в один вольт (вольт на кулон, V.C), или количество работы, необходимое для производства одного ватта энергии в течение одной секунды (ватт в секунду, W.s).
Существует множество других производных единиц, большинство из которых имеют специальные названия, отдающие дань уважения их создателям или важным ученым, изучающим явление, которое описывает данная единица
Преимущества и ограничения СИ
СИ позволяет знать, что единица измерения стоит одинаково во всем мире.
Традиционно слабыми местами СИ были ее единицы массы (кг) и силы (Н) , которые строились произвольно. Но в условиях современных обновлений и усовершенствований, таких как описанные выше, это уже не является существенным недостатком
Напротив, величайшим достоинством СИ является то, что ее основные единицы определены на основе постоянных природных явлений , которые при необходимости можно воспроизвести. Таким образом, можно прийти к калибровке любого типа приборов, начиная с научно воспроизводимой фундаментальной единицы
В заключение можно сказать, что это согласованная, международно регулируемая и постоянно перекалиброванная система для обеспечения ее эффективности
Добавить комментарий