W 1875 roku Konferencja Metryczna założyła Międzynarodowe Biuro Miar i Wag; jego celem było stworzenie jednolitego systemu miar, który byłby używany na całym świecie. Zdecydowano się przyjąć za podstawę system metryczny, który pojawił się podczas rewolucji francuskiej i opierał się na metrze i kilogramie. Później zatwierdzono standardy metra i kilograma. Z biegiem czasu system jednostek miar ewoluował i obecnie obejmuje siedem podstawowych jednostek miar. W 1960 roku ten układ jednostek otrzymał współczesną nazwę Międzynarodowy Układ Jednostek (SI System) (Systeme Internatinal d „Unites (SI)). Układ SI nie jest statyczny, rozwija się zgodnie z wymogami, jakie są obecnie narzucane pomiary w nauce i technologii.

Podstawowe jednostki miar Międzynarodowego Układu Jednostek Miar

Definicja wszystkich jednostek pomocniczych w układzie SI opiera się na siedmiu podstawowych jednostkach miary. Główne wielkości fizyczne w Międzynarodowym Układzie Jednostek Jednostek (SI) to: długość ($l$); masa ($m$); czas ($t$); prąd elektryczny ($I$); temperatura Kelvina (temperatura termodynamiczna) ($T$); ilość substancji ($\nu$); natężenie światła ($I_v$).

Podstawowymi jednostkami w układzie SI są jednostki ww. wielkości:

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

Wzorce podstawowych jednostek miar w układzie SI

Przedstawmy definicje standardów podstawowych jednostek miar w układzie SI.

Metr (m) to długość drogi, jaką światło przebywa w próżni w czasie równym $\frac(1)(299792458)$ s.

Masa standardowa dla SI to odważnik w kształcie prostego walca o wysokości i średnicy 39 mm, składający się ze stopu platyny i irydu o masie 1 kg.

Jedna sekunda (y) zwany przedziałem czasu równym 9192631779 okresom promieniowania, który odpowiada przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu (133).

Jeden amper (A)- jest to natężenie prądu płynącego w dwóch prostych, nieskończenie cienkich i długich przewodnikach znajdujących się w odległości 1 metra, znajdujących się w próżni, generujących siłę Ampera (siła oddziaływania przewodników) równą $2\cdot (10)^( -7)N$ za każdy metr przewodu.

Jeden kelwin (K)- jest to temperatura termodynamiczna równa $\frac(1)(273,16)$ części temperatury punktu potrójnego wody.

Jeden mol (mol)- jest to ilość substancji, która ma tyle atomów, ile znajduje się w 0,012 kg węgla (12).

Jedna kandela (cd) równe natężeniu światła emitowanego przez źródło monochromatyczne o częstotliwości $540\cdot (10)^(12)$Hz z siłą energetyczną skierowaną w kierunku promieniowania $\frac(1)(683)\frac(W) (średnio).$

Nauka się rozwija, technologia pomiarowa jest udoskonalana, a definicje jednostek miary są rewidowane. Im wyższa dokładność pomiaru, tym większe wymagania dotyczące określania jednostek miary.

Wielkości pochodne SI

Wszystkie pozostałe wielkości traktowane są w układzie SI jako pochodne wielkości podstawowych. Jednostki miary wielkości pochodnych definiuje się jako wynik iloczynu (z uwzględnieniem stopnia) jednostek podstawowych. Podajmy przykłady wielkości pochodnych i ich jednostek w układzie SI.

Układ SI ma również wielkości bezwymiarowe, na przykład współczynnik odbicia lub względną stałą dielektryczną. Wielkości te mają wymiar jeden.

Układ SI obejmuje jednostki pochodne o specjalnych nazwach. Nazwy te są zwartymi formami reprezentującymi kombinacje wielkości podstawowych. Podajmy przykłady jednostek SI, które mają swoje własne nazwy (tabela 2).

Każda wielkość SI ma tylko jedną jednostkę, ale tej samej jednostki można używać dla różnych wielkości. Dżul to jednostka miary ilości ciepła i pracy.

Układ SI, jednostki miary wielokrotności i podwielokrotności

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar ma zestaw przedrostków dla jednostek miary, które są używane, jeśli wartości liczbowe danych wielkości są znacznie większe lub mniejsze niż jednostka układu używana bez przedrostka. Przedrostki te są używane z dowolnymi jednostkami miary; w systemie SI są to dziesiętne.

Podajmy przykłady takich przedrostków (tabela 3).

Podczas pisania przedrostek i nazwa jednostki są zapisywane razem, tak że przedrostek i jednostka miary tworzą jeden symbol.

Należy zauważyć, że jednostka masy w układzie SI (kilogram) w przeszłości miała już przedrostek. Dziesiętne wielokrotności i podwielokrotności kilograma uzyskuje się poprzez połączenie przedrostka z gramem.

Jednostki niesystemowe

System SI jest uniwersalny i wygodny w komunikacji międzynarodowej. Prawie wszystkie jednostki, które nie wchodzą w skład układu SI, można zdefiniować za pomocą terminów SI. W nauczaniu przedmiotów ścisłych preferowane jest stosowanie układu SI. Istnieją jednak pewne wielkości, które nie są uwzględnione w SI, ale są powszechnie stosowane. Zatem jednostki czasu, takie jak minuta, godzina, dzień, są częścią kultury. Niektóre jednostki są używane ze względów historycznych. W przypadku stosowania jednostek nienależących do układu SI należy wskazać sposób ich przeliczenia na jednostki SI. Przykładowe jednostki podano w tabeli 4.

1 Pomimo przedrostka, kilogram jest podstawową jednostką masy w układzie SI. Do obliczeń używa się kilograma, a nie grama

Standardowe przedrostki SI

Jednostki pochodne

Jednostki pochodne można wyrazić w jednostkach podstawowych, stosując matematyczne operacje mnożenia i dzielenia. Dla wygody niektórym jednostkom pochodnym nadano własne nazwy; jednostek takich można również używać w wyrażeniach matematycznych w celu utworzenia innych jednostek pochodnych.

Wyrażenie matematyczne na pochodną jednostkę miary wynika z prawa fizycznego, według którego definiuje się tę jednostkę miary, lub z definicji wielkości fizycznej, dla której jest ona wprowadzana. Na przykład prędkość to odległość, jaką przebywa ciało w jednostce czasu. Odpowiednio, jednostką miary prędkości jest m/s (metr na sekundę).

Często tę samą jednostkę miary można zapisać na różne sposoby, stosując inny zestaw jednostek podstawowych i pochodnych (patrz np. ostatnia kolumna w tabeli ). Jednak w praktyce stosuje się ustalone (lub po prostu ogólnie przyjęte) wyrażenia, które Najlepszym sposobem odbijać znaczenie fizyczne zmierzona ilość. Na przykład, aby zapisać wartość momentu siły, należy użyć N×m, a nie należy używać m×N ani J.

Jednostki nieuwzględnione w układzie SI

Niektóre jednostki miar nieuwzględnione w Systemie SI, decyzją Generalnej Konferencji Miar i Wag, są „dopuszczone do stosowania w połączeniu z SI”.

System SI został przyjęty przez XI Generalną Konferencję Miar i Wag, a niektóre kolejne konferencje wprowadziły szereg zmian w SI.

Układ SI definiuje siedem podstawowych i pochodnych jednostek miary, a także zestaw przedrostków. Ustalono standardowe skróty jednostek miar oraz zasady zapisywania jednostek pochodnych.

W Rosji obowiązuje GOST 8.417-2002, który nakazuje obowiązkowe stosowanie SI. Wymienia jednostki miar, podaje ich nazwy rosyjskie i międzynarodowe oraz ustala zasady ich stosowania. Zgodnie z tymi przepisami w dokumentach międzynarodowych i na skalach przyrządów można używać wyłącznie oznaczeń międzynarodowych. W dokumentach wewnętrznych i publikacjach można używać oznaczeń międzynarodowych lub rosyjskich (ale nie obu jednocześnie).

Podstawowe jednostki: kilogram, metr, sekunda, amper, kelwin, mol i kandela. W ramach SI uważa się, że jednostki te mają niezależne wymiary, to znaczy, że żadnej z podstawowych jednostek nie można uzyskać z innych.

Jednostki pochodne uzyskuje się z podstawowych za pomocą operacji algebraicznych, takich jak mnożenie i dzielenie. Niektórym jednostkom pochodnym w układzie SI nadano własne nazwy.

Konsole może być użyte przed nazwami jednostek miary; oznaczają, że jednostkę miary należy pomnożyć lub podzielić przez określoną liczbę całkowitą, potęgę 10. Na przykład przedrostek „kilo” oznacza pomnożenie przez 1000 (kilometr = 1000 metrów). Przedrostki SI nazywane są także przedrostkami dziesiętnymi.

Jednostki pochodne

Jednostki pochodne można wyrazić w jednostkach podstawowych, stosując matematyczne operacje mnożenia i dzielenia. Niektórym jednostkom pochodnym dla wygody nadano własne nazwy; takich jednostek można również używać w wyrażeniach matematycznych w celu utworzenia innych jednostek pochodnych. Wyrażenie matematyczne na pochodną jednostkę miary wynika z prawa fizycznego, według którego ta jednostka miary jest zdefiniowana lub definicja wielkości fizycznej, dla której jest ona wprowadzana. Na przykład prędkość to odległość, jaką przebywa ciało w jednostce czasu. W związku z tym jednostką miary prędkości jest m/s (metr na sekundę). Często tę samą jednostkę miary można zapisać na różne sposoby, stosując inny zestaw jednostek podstawowych i pochodnych (patrz na przykład ostatnia kolumna w rozdziale). tabela Jednostki pochodne z własnymi nazwami). Jednak w praktyce stosuje się ustalone (lub po prostu ogólnie przyjęte) wyrażenia, które najlepiej odzwierciedlają fizyczne znaczenie mierzonej wielkości. Na przykład, aby zapisać wartość momentu siły, należy użyć N×m, a nie m×N ani J.

Fabuła

System SI opiera się na metrycznym systemie miar, który został stworzony przez francuskich naukowców i został po raz pierwszy powszechnie przyjęty po rewolucji francuskiej. Przed wprowadzeniem systemu metrycznego jednostki miary wybierano losowo i niezależnie od siebie. Dlatego konwersja z jednej jednostki miary na inną była trudna. Ponadto używano ich w różnych miejscach różne jednostki wymiary, czasem o tych samych nazwach. System metryczny miał stać się wygodnym i jednolitym systemem miar i wag.

W 1799 r. zatwierdzono dwa standardy – dotyczące jednostki długości (metr) i jednostki masy (kilogram).

W 1874 roku wprowadzono system GHS, oparty na trzech jednostkach miary – centymetrze, gramie i sekundzie. Wprowadzono także przedrostki dziesiętne od mikro do mega.

W 1889 r. I Konferencja Generalna ds. Miar i Wag przyjęła system miar podobny do GHS, ale oparty na metrze, kilogramie i sekundzie, ponieważ jednostki te uznano za wygodniejsze w praktycznym zastosowaniu.

Następnie wprowadzono podstawowe jednostki pomiaru wielkości fizycznych z zakresu elektryczności i optyki.

W 1960 roku XI Generalna Konferencja Miar i Wag przyjęła standard, który po raz pierwszy nazwano Międzynarodowym Układem Jednostek Miar (SI).

W 1971 r. IV Generalna Konferencja Miar i Wag zmieniła SI, dodając w szczególności jednostkę miary ilości substancji (mol).

SI jest obecnie akceptowany jako system prawny

System metryczny to ogólna nazwa międzynarodowego systemu dziesiętnego jednostek, którego podstawowymi jednostkami są metr i kilogram. Chociaż istnieją pewne różnice w szczegółach, elementy systemu są takie same na całym świecie.

Wzorce długości i masy, prototypy międzynarodowe. Międzynarodowe prototypy wzorców długości i masy – metr i kilogram – zostały przekazane do przechowywania w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag, mieszczącym się w Sèvres na przedmieściach Paryża. Wzorcem miernika była linijka wykonana ze stopu platyny z 10% zawartością irydu, której przekrój poprzeczny otrzymał specjalny kształt X, aby zwiększyć sztywność zginania przy minimalnej objętości metalu. W rowku takiej linijki znajdowała się podłużna płaska powierzchnia, a metr definiowano jako odległość pomiędzy środkami dwóch pociągnięć nałożonych na linijkę na jej końcach, w standardowej temperaturze 0°C. Masa cylindra Za międzynarodowy prototyp kilograma stopu irydu, wykonanego z tej samej platyny, przyjęto taki sam jak standardowy miernik, o wysokości i średnicy około 3,9 cm, co równało się wadze 1 kg na poziomie morza szerokości geograficznej 45°, jest czasami nazywany kilogramem-siła. Zatem może być stosowany albo jako wzorzec masy dla absolutnego układu jednostek, albo jako wzorzec siły dla technicznego układu jednostek, w którym jedną z podstawowych jednostek jest jednostka siły.

Międzynarodowy układ SI. Międzynarodowy układ jednostek (SI) to zharmonizowany system, który zapewnia jedną i tylko jedną jednostkę miary dla dowolnej wielkości fizycznej, takiej jak długość, czas lub siła. Niektórym jednostkom nadawane są specjalne nazwy, przykładem jest jednostka ciśnienia paskal, natomiast nazwy innych pochodzą od nazw jednostek, od których się wywodzą, np. jednostka prędkości – metr na sekundę. Podstawowe jednostki wraz z dwoma dodatkowymi jednostkami geometrycznymi przedstawiono w tabeli. 1. Jednostki pochodne, dla których przyjęto specjalne nazwy, podano w tabeli. 2. Spośród wszystkich pochodnych jednostek mechanicznych najwięcej ważny Jednostką siły jest niuton, jednostką energii jest dżul, a jednostką mocy jest wat. Newton definiuje się jako siłę, która nadaje przyspieszenie jednego metra na sekundę do kwadratu masie jednego kilograma. Dżul jest równy pracy wykonanej, gdy punkt przyłożenia siły równej jednemu Newtonowi przesunie się na odległość jednego metra w kierunku działania siły. Wat to moc, z jaką w ciągu jednej sekundy wykonywana jest praca jednego dżula. Jednostki elektryczne i inne pochodne zostaną omówione poniżej. Oficjalne definicje jednostek głównych i mniejszych są następujące.

Metr to długość drogi, którą światło przebywa w próżni w ciągu 1/299 792 458 sekundy.

Kilogram równa masie międzynarodowego prototypu kilograma.

Drugi- czas trwania 9 192 631 770 okresów oscylacji promieniowania odpowiadających przejściom pomiędzy dwoma poziomami nadsubtelnej struktury stanu podstawowego atomu cezu-133.

kelwin równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.

Kret równa ilości substancji zawierającej taką samą liczbę elementów strukturalnych, jak atomy izotopu węgla-12, o masie 0,012 kg.

Radian- kąt płaski pomiędzy dwoma promieniami okręgu, którego długość łuku jest równa promieniowi.

Steradian jest równy kątowi bryłowemu z wierzchołkiem w środku kuli, wycinając na jej powierzchni obszar równy polu kwadratu o boku równym promieniu kuli.

Aby utworzyć dziesiętne wielokrotności i podwielokrotności, zalecana jest liczba przedrostków i współczynników wskazanych w tabeli. 3.

Zatem kilometr (km) to 1000 m, a milimetr to 0,001 m (Te przedrostki dotyczą wszystkich jednostek, takich jak kilowaty, miliampery itp.)

Masa, długość i czas . Wszystkie podstawowe jednostki SI, z wyjątkiem kilograma, są obecnie definiowane w kategoriach stałych fizycznych lub zjawisk, które uważa się za niezmienne i odtwarzalne z dużą dokładnością. Jeśli chodzi o kilogram, nie znaleziono jeszcze sposobu na jego realizację przy stopniu powtarzalności, jaki osiąga się w procedurach porównywania różnych wzorców masy z międzynarodowym prototypem kilograma. Takiego porównania można dokonać ważąc na wadze sprężynowej, której błąd nie przekracza 1 10 -8. Wzorce jednostek wielokrotnych i podwielokrotnych na kilogram ustala się poprzez łączne ważenie na wagach.

Ponieważ metr definiuje się w kategoriach prędkości światła, można go niezależnie odtworzyć w każdym dobrze wyposażonym laboratorium. Zatem stosując metodę interferencyjną, stosowane w warsztatach i laboratoriach miary długości linii i końców można sprawdzić poprzez bezpośrednie porównanie z długością fali światła. Błąd takich metod w optymalnych warunkach nie przekracza jednej miliardowej (1 10 -9). Wraz z rozwojem technologii laserowej pomiary takie uległy znacznemu uproszczeniu, a ich zakres znacznie się poszerzył.

Podobnie drugi, zgodnie ze swoją współczesną definicją, może być samodzielnie zrealizowany w kompetentnym laboratorium w zakładzie wiązki atomowej. Atomy wiązki są wzbudzane przez oscylator wysokiej częstotliwości dostrojony do częstotliwości atomowej, a obwód elektroniczny mierzy czas, zliczając okresy oscylacji w obwodzie oscylatora. Pomiary takie można wykonywać z dokładnością rzędu 1 10 -12 - znacznie większą, niż było to możliwe przy dotychczasowych definicjach sekundy, opartych na obrocie Ziemi i jej obrocie wokół Słońca. Czas i jego odwrotność, częstotliwość, są wyjątkowe, ponieważ ich standardy mogą być transmitowane drogą radiową. Dzięki temu każdy, kto posiada odpowiedni sprzęt do odbioru radiowego, może odbierać sygnały o dokładnym czasie i częstotliwości odniesienia, niemal nie różniące się dokładnością od tych przesyłanych drogą radiową.

Mechanika. Na podstawie jednostek długości, masy i czasu możemy wyprowadzić wszystkie jednostki używane w mechanice, jak pokazano powyżej. Jeśli podstawowymi jednostkami są metr, kilogram i sekunda, wówczas system nazywa się układem jednostek ISS; jeśli - centymetr, gram i sekunda, to - według systemu jednostek GHS. Jednostka siły w układzie CGS nazywa się dyne, a jednostka pracy nazywa się erg. Niektóre jednostki otrzymują specjalne nazwy, gdy są używane w specjalnych gałęziach nauki. Na przykład podczas pomiaru siły pola grawitacyjnego jednostką przyspieszenia w systemie GHS jest gal. Istnieje wiele jednostek o specjalnych nazwach, które nie są zawarte w żadnym z określonych systemów jednostek. Bar, jednostka ciśnienia stosowana wcześniej w meteorologii, wynosi 1 000 000 dyn/cm2. Konie mechaniczne, przestarzała jednostka mocy, nadal używana w brytyjskim systemie technicznym jednostek, a także w Rosji, wynosi około 746 watów.

Temperatura i ciepło. Jednostki mechaniczne nie pozwalają na rozwiązanie wszystkich problemów naukowych i technicznych bez angażowania innych zależności. Chociaż praca wykonana podczas przemieszczania masy wbrew działaniu siły oraz energia kinetyczna pewnej masy są z natury równoważne energii cieplnej substancji, wygodniej jest rozważyć temperaturę i ciepło jako odrębne wielkości, które nie są ze sobą powiązane zależą od mechanicznych.

Termodynamiczna skala temperatury. Jednostka temperatury termodynamicznej Kelvin (K), zwana kelwinem, jest wyznaczana przez punkt potrójny wody, tj. temperatura, w której woda znajduje się w równowadze z lodem i parą. Przyjmuje się, że temperatura ta wynosi 273,16 K, co określa termodynamiczną skalę temperatur. Skala ta, zaproponowana przez Kelvina, opiera się na drugiej zasadzie termodynamiki. Jeżeli istnieją dwa zbiorniki ciepła o stałej temperaturze i odwracalny silnik cieplny przekazujący ciepło z jednego z nich do drugiego zgodnie z cyklem Carnota, to stosunek temperatur termodynamicznych obu zbiorników wyraża się wzorem T 2 /T 1 = -Q 2 Q 1, gdzie Q 2 i Q 1 - ilość ciepła przekazanego do każdego ze zbiorników (znak<минус>wskazuje, że ciepło jest odbierane z jednego ze zbiorników). Zatem jeśli temperatura cieplejszego zbiornika wynosi 273,16 K, a ciepło z niego pobrane jest dwukrotnie większe niż ciepło przekazane do drugiego zbiornika, to temperatura drugiego zbiornika wynosi 136,58 K. Jeżeli temperatura drugiego zbiornika wynosi 0 K, wówczas ciepło nie będzie w ogóle przekazywane, ponieważ cała energia gazu została zamieniona na energię mechaniczną w części cyklu rozprężania adiabatycznego. Temperatura ta nazywana jest zerem absolutnym. Temperatura termodynamiczna powszechnie stosowana w badaniach naukowych pokrywa się z temperaturą zawartą w równaniu stanu gazu doskonałego PV = RT, gdzie P to ciśnienie, V to objętość, a R to stała gazowa. Równanie pokazuje, że dla gazu doskonałego iloczyn objętości i ciśnienia jest proporcjonalny do temperatury. Prawo to nie jest dokładnie spełnione dla żadnego z gazów rzeczywistych. Jeśli jednak wprowadzi się poprawki na siły wirialne, wówczas ekspansja gazów pozwoli nam odtworzyć termodynamiczną skalę temperatur.

Międzynarodowa skala temperatur. Zgodnie z definicją przedstawioną powyżej, temperaturę można mierzyć z bardzo dużą dokładnością (do około 0,003 K w pobliżu punktu potrójnego) za pomocą termometrii gazowej. Platynowy termometr oporowy i zbiornik gazu umieszczono w izolowanej termicznie komorze. Po nagrzaniu komory wzrasta opór elektryczny termometru i wzrasta ciśnienie gazu w zbiorniku (zgodnie z równaniem stanu), a po ochłodzeniu obserwuje się obraz odwrotny. Mierząc jednocześnie rezystancję i ciśnienie, można skalibrować termometr na podstawie ciśnienia gazu, które jest proporcjonalne do temperatury. Następnie termometr umieszcza się w termostacie, w którym można utrzymać równowagę wody w stanie ciekłym z fazą stałą i parową. Mierząc jego opór elektryczny w tej temperaturze, uzyskuje się skalę termodynamiczną, ponieważ temperaturze punktu potrójnego przypisuje się wartość równą 273,16 K.

Istnieją dwie międzynarodowe skale temperatur – Kelvin (K) i Celsjusza (C). Temperaturę w skali Celsjusza otrzymuje się od temperatury w skali Kelvina, odejmując od niej 273,15 K.

Dokładne pomiary temperatury za pomocą termometrii gazowej wymagają dużo pracy i czasu. Dlatego w 1968 roku wprowadzono Międzynarodową Praktyczną Skalę Temperatury (IPTS). Używając tej skali, termometry różne rodzaje można kalibrować w laboratorium. Skalę tę wyznaczono za pomocą platynowego termometru oporowego, termopary i pirometru radiacyjnego, stosowanych w przedziałach temperatur pomiędzy określonymi parami stałych punktów odniesienia (wskaźniki temperatur). MPTS miał odpowiadać skali termodynamicznej z największą możliwą dokładnością, ale jak się później okazało, jego odchylenia były bardzo duże.

Skala temperatury Fahrenheita. Skala temperatury Fahrenheita, która jest szeroko stosowana w połączeniu z brytyjskim technicznym systemem jednostek, a także w pomiarach nienaukowych w wielu krajach, jest zwykle określana przez dwa stałe punkty odniesienia - temperaturę topnienia lodu (32 ° F) oraz temperatura wrzenia wody (212°F) pod normalnym (atmosferycznym) ciśnieniem. Dlatego, aby uzyskać temperaturę Celsjusza od temperatury Fahrenheita, należy od tej ostatniej odjąć 32 i wynik pomnożyć przez 5/9.

Jednostki ciepła. Ponieważ ciepło jest formą energii, można je mierzyć w dżulach, a ta jednostka metryczna została przyjęta na mocy porozumienia międzynarodowego. Ponieważ jednak ilość ciepła była kiedyś określana na podstawie zmiany temperatury pewnej ilości wody, rozpowszechniła się jednostka zwana kalorią, która jest równa ilości ciepła potrzebnej do podniesienia temperatury jednego grama wody o 1°C Ze względu na to, że pojemność cieplna wody zależy od temperatury, musiałem doprecyzować wartość kaloryczną. Pojawiło się co najmniej dwóch różne kalorie - <термохимическая>(4,1840 J) i<паровая>(4,1868 J).<Калория>, który jest stosowany w dietetyce, to tak naprawdę kilokaloria (1000 kalorii). Kaloria nie jest jednostką układu SI i wyszła z użycia w większości dziedzin nauki i technologii.

Elektryczność i magnetyzm. Wszystkie powszechnie przyjęte elektryczne i magnetyczne jednostki miary oparte są na systemie metrycznym. Zgodnie ze współczesnymi definicjami jednostek elektrycznych i magnetycznych, wszystkie one są jednostkami pochodnymi, wyprowadzonymi za pomocą pewnych wzorów fizycznych z metrycznych jednostek długości, masy i czasu. Ponieważ pomiar większości wielkości elektrycznych i magnetycznych przy użyciu wspomnianych wzorców nie jest łatwy, stwierdzono, że wygodniej jest ustalić, w drodze odpowiednich eksperymentów, wzorce pochodne dla niektórych wskazanych wielkości, a zmierzyć inne przy użyciu takich wzorców.

Jednostki SI. Poniżej znajduje się lista jednostek elektrycznych i magnetycznych SI.

Amper, jednostka prądu elektrycznego, jest jedną z sześciu podstawowych jednostek układu SI. Amper to siła prądu stałego, która przepływając przez dwa równoległe proste przewodniki o nieskończonej długości o znikomo małym kołowym polu przekroju poprzecznego, umieszczone w próżni w odległości 1 m od siebie, wywoła siłę oddziaływania równy 2 10 na każdym odcinku przewodu o długości 1 m - 7 N.

Wolt, jednostka różnicy potencjałów i siły elektromotorycznej. Wolt - napięcie elektryczne w odcinku obwodu elektrycznego o prądzie stałym 1 A przy poborze mocy 1 W.

Kulomb, jednostka ilości energii elektrycznej (ładunku elektrycznego). Kulomb - ilość prądu przepływającego przez przekrój przewodnika przy stałym prądzie 1 A w ciągu 1 sekundy.

Farad, jednostka pojemności elektrycznej. Farad to pojemność kondensatora, na którego płytkach po naładowaniu w temperaturze 1 C pojawia się napięcie elektryczne 1 V.

Henry, jednostka indukcyjności. Henry'ego jest równa indukcyjności obwodu, w którym występuje samoindukcyjny emf o wartości 1 V, gdy prąd w tym obwodzie zmienia się równomiernie o 1 A w ciągu 1 sekundy.

Jednostka Webera strumienia magnetycznego. Weber jest strumieniem magnetycznym, gdy maleje do zera, w sprzężonym z nim obwodzie, mającym rezystancję 1 oma, przepływa ładunek elektryczny równy 1 C.

Tesla, jednostka indukcji magnetycznej. Tesla to indukcja magnetyczna jednorodnego pola magnetycznego, w którym strumień magnetyczny przez płaską powierzchnię 1 m2, prostopadle do linii indukcyjnych, jest równy 1 Wb.

Praktyczne standardy. W praktyce wartość ampera odtwarza się poprzez rzeczywisty pomiar siły oddziaływania pomiędzy zwojami drutu przewodzącego prąd. Ponieważ prąd elektryczny jest procesem zachodzącym w czasie, nie można przechowywać aktualnego standardu. W ten sam sposób nie można ustalić wartości wolta bezpośrednio zgodnie z jego definicją, ponieważ trudno jest odtworzyć wat (jednostkę mocy) z niezbędną dokładnością za pomocą środków mechanicznych. Dlatego wolt jest odtwarzany w praktyce przy użyciu grupy normalnych elementów. W Stanach Zjednoczonych 1 lipca 1972 r. ustawodawstwo przyjęło definicję wolta w oparciu o efekt Josephsona na prąd przemienny (częstotliwość prądu przemiennego pomiędzy dwiema płytkami nadprzewodzącymi jest proporcjonalna do napięcia zewnętrznego).

Światło i iluminacja. Natężenia światła i jednostek natężenia oświetlenia nie można określić na podstawie samych jednostek mechanicznych. Strumień energii w fali świetlnej możemy wyrazić w W/m2, a natężenie fali świetlnej w V/m, podobnie jak w przypadku fal radiowych. Ale percepcja iluminacji jest zjawiskiem psychofizycznym, w którym istotne jest nie tylko natężenie źródła światła, ale także wrażliwość ludzkiego oka na rozkład widmowy tego natężenia.

Zgodnie z umową międzynarodową jednostką światłości jest kandela (dawniej zwana świecą), równa światłości w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 10 12 Hz (l = 555 nm), energochłonność promieniowania świetlnego w tym kierunku wynosi 1/683 W/śr. Odpowiada to mniej więcej intensywności światła świecy spermacetowej, która kiedyś służyła jako standard.

Jeżeli natężenie światła źródła wynosi jedną kandelę we wszystkich kierunkach, wówczas całkowity strumień świetlny wynosi 4p lumenów. Zatem jeśli źródło to znajduje się w środku kuli o promieniu 1 m, to oświetlenie wewnętrznej powierzchni kuli wynosi jeden lumen na metr kwadratowy, tj. jeden apartament.

Promieniowanie rentgenowskie i gamma, radioaktywność. Promieniowanie rentgenowskie (R) to przestarzała jednostka dawki ekspozycyjnej promieniowania rentgenowskiego, gamma i fotonowego, równa ilości promieniowania, która przy uwzględnieniu wtórnego promieniowania elektronowego tworzy jony w 0,001 293 g powietrza, przenoszący ładunek równy jednej jednostce opłaty GHS za każdy znak. Jednostką SI pochłoniętej dawki promieniowania jest kolor szary, równy 1 J/kg. Standardem dawki pochłoniętego promieniowania jest układ z komorami jonizacyjnymi, które mierzą jonizację wytwarzaną przez promieniowanie.

Curie (Ci) to przestarzała jednostka aktywności nuklidu w źródle promieniotwórczym. Curie jest równe aktywności substancji promieniotwórczej (leku), w której w ciągu 1 s następuje 3700 10 10 procesów rozpadu. W układzie SI jednostką aktywności izotopu jest bekerel, równy aktywności nuklidu w źródle promieniotwórczym, w którym w ciągu 1 sekundy następuje jeden rozpad. Wzorce radioaktywności uzyskuje się poprzez pomiar okresów półtrwania małych ilości materiałów radioaktywnych. Następnie przy użyciu tych wzorców kalibruje się i sprawdza komory jonizacyjne, liczniki Geigera, liczniki scyntylacyjne i inne przyrządy do rejestracji promieniowania przenikającego.

Układ jednostek wielkości fizycznych, współczesna wersja systemu metrycznego. SI to najszerzej stosowany układ jednostek na świecie, zarówno w życiu codziennym, jak i w nauce i technologii. SI jest obecnie akceptowany jako główny system jednostek w większości krajów na świecie i prawie zawsze jest używany w inżynierii, nawet w krajach, w których w życiu codziennym używane są tradycyjne jednostki. W tych kilku krajach (np. w USA) definicje tradycyjnych jednostek zostały zmodyfikowane, aby powiązać je za pomocą stałych współczynników z odpowiednimi jednostkami SI.

SI został przyjęty przez XI Generalną Konferencję Miar i Wag w 1960 r., a kilka kolejnych konferencji wprowadziło szereg zmian w SI.

W 1971 r. XIV Generalna Konferencja Miar i Wag zmieniła SI, dodając w szczególności jednostkę ilości substancji (mol).

W 1979 roku XVI Konferencja Generalna ds. Wag i Miar przyjęła nową definicję kandeli, która obowiązuje do dziś.

W 1983 roku XVII Konferencja Generalna ds. Miar i Wag przyjęła nową definicję miernika, która obowiązuje do dziś.

SI definiuje siedem podstawowych i pochodnych jednostek wielkości fizycznych (zwanych dalej jednostkami) oraz zbiór przedrostków. Ustalono standardowe skróty jednostek oraz zasady zapisywania jednostek pochodnych.

Podstawowe jednostki: kilogram, metr, sekunda, amper, kelwin, mol i kandela. W ramach SI uważa się, że jednostki te mają niezależne wymiary, to znaczy, że żadnej z podstawowych jednostek nie można wyprowadzić z innych.

Jednostki pochodne uzyskuje się z jednostek podstawowych za pomocą operacji algebraicznych, takich jak mnożenie i dzielenie. Niektórym jednostkom pochodnym układu SI nadano własne nazwy, np. radian.

Przed nazwami jednostek można używać przedrostków; oznaczają, że jednostkę należy pomnożyć lub podzielić przez określoną liczbę całkowitą, potęgę 10. Na przykład przedrostek „kilo” oznacza pomnożenie przez 1000 (kilometr = 1000 metrów). Przedrostki SI nazywane są także przedrostkami dziesiętnymi.

Wiele jednostek niesystemowych, takich jak na przykład tona, godzina, litr i elektronowolt, nie jest uwzględnionych w SI, ale „można ich używać razem z jednostkami SI”.

Siedem jednostek podstawowych i zależność ich definicji

Podstawowe jednostki SI

Jednostki pochodne z własnymi nazwami

Jednostki, które nie są zawarte w SI, ale decyzją Generalnej Konferencji Miar i Wag, „są dopuszczone do użytku w połączeniu z SI”.

Zasady pisania symboli jednostek

Oznaczenia jednostek drukowane są czcionką prostą, po oznaczeniu nie stawia się kropki jako znaku skrótu.

Oznaczenia umieszcza się po wartościach liczbowych wielkości oddzielonych spacją; przeniesienie do innej linii nie jest dozwolone. Wyjątkiem są oznaczenia w formie znaku nad linią; nie są one poprzedzone spacją. Przykłady: 10 m/s, 15°.

Jeśli wartość liczbowa jest ułamkiem ułamkowym z ukośnikiem, jest ona ujęta w nawiasy, na przykład: (1/60) s −1.

Przy wskazywaniu wartości wielkości z maksymalnymi odchyleniami podaje się je w nawiasach lub za wartością liczbową wielkości i jej maksymalnym odchyleniem umieszcza się oznaczenie jednostki: (100,0 ± 0,1) kg, 50 g ± 1 g.

Oznaczenia jednostek zawarte w wyrobie oddzielone są kropkami na linii środkowej (N·m, Pa·s); nie wolno w tym celu używać symbolu „×”. W tekstach maszynowych niedopuszczalne jest niepodwyższanie kropki lub oddzielanie znaków spacjami, jeżeli nie powoduje to nieporozumień.

Możesz użyć poziomej kreski lub ukośnika (tylko jednego) jako znaku podziału w notacji. Jeśli przy użyciu ukośnika mianownik zawiera iloczyn jednostek, jest on ujęty w nawiasy. Poprawnie: W/(m·K), niepoprawnie: W/m/K, W/m·K.

Dopuszcza się stosowanie oznaczeń jednostek w postaci iloczynu oznaczeń jednostek podniesionych do potęg (dodatnich i ujemnych): W m −2 K −1 , A m². Używając potęg ujemnych, nie wolno używać poziomej kreski ani ukośnika (znaku dzielenia).

Dopuszcza się stosowanie kombinacji znaków specjalnych z oznaczeniami literowymi, np.: °/s (stopnie na sekundę).

Niedopuszczalne jest łączenie oznaczeń i pełnych nazw jednostek. Błędnie: km/h, poprawnie: km/h.

Oznaczenia jednostek pochodzące od nazwisk pisane są wielkimi literami, także te z przedrostkami SI, np.: amper – A, megapaskal – MPa, kiloniuton – kN, gigaherc – GHz.