Все единицы измерения: Единицы измерения

Содержание

Единицы измерения

Этот урок не будет новым для новичков. Все мы слышали со школы такие понятия как сантиметр, метр, километр. А когда речь заходила о массе, обычно говорили грамм, килограмм, тонна.

Сантиметры, метры и километры; граммы, килограммы и тонны носят одно общее название — единицы измерения физических величин.

В данном уроке мы рассмотрим наиболее популярные единицы измерения, но не будем сильно углубляться в эту тему, поскольку единицы измерения уходят в область физики. Сегодня мы вынуждены изучить часть физики, поскольку нам это необходимо для дальнейшего изучения математики.

Единицы измерения длины

Для измерения длины предназначены следующие единицы измерения:

  • миллиметры;
  • сантиметры;
  • дециметры;
  • метры;
  • километры.

Самая маленькая единица измерения это миллиметр (мм). Миллиметры можно увидеть даже воочию, если взять линейку, которой мы пользовались в школе каждый день

Подряд идущие друг за другом маленькие линии это и есть миллиметры.   Точнее, расстояние между этими линиями равно одному миллиметру (1 мм):


Следующая единица измерения это сантиметр (см). На линейке каждый сантиметр обозначен числом. К примеру наша линейка, которая была на первом рисунке, имела длину 15 сантиметров. Последний сантиметр на этой линейке выделен числом 15.

В одном сантиметре 10 миллиметров. Между одним сантиметром и десятью миллиметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:

1 см = 10 мм

Вы можете сами убедиться в этом, если посчитаете количество миллиметров на предыдущем рисунке. Вы обнаружите, что количество миллиметров (расстояний между линиями) равно 10.


Следующая единица измерения длины это дециметр (дм). В одном дециметре десять сантиметров. Между одним дециметром и десятью сантиметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:

1 дм = 10 см

Вы можете убедиться в этом, если посчитаете количество сантиметров на следующем рисунке:

Вы обнаружите, что количество сантиметров равно 10.


Следующая единица измерения это метр (м). В одном метре десять дециметров. Между одним метром и десятью дециметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:

1 м = 10 дм

К сожалению, метр нельзя проиллюстрировать на рисунке, потому что он достаточно великоват. Если вы хотите увидеть метр в живую, возьмите рулетку. Она есть у каждого в доме. На рулетке один метр будет обозначен как 100 см. Это потому что в одном метре десять дециметров, а в десяти дециметрах сто сантиметров:

1 м = 10 дм = 100 см

100 получается путём перевода одного метра в сантиметры. Это отдельная тема, которую мы рассмотрим чуть позже. А пока перейдём к следующей единице измерения длины, которая называется километр.

Километр считается самой большой единицей измерения длины. Есть конечно и другие более старшие единицы, такие как мегаметр, гигаметр тераметр, но мы не будем их рассматривать, поскольку для дальнейшего изучения математики нам достаточно и километра.

В одном километре тысяча метров. Между одним километром и тысячью метрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:

1 км = 1000 м

В километрах измеряются расстояния между городами и странами. К примеру, расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга около 714 километров.


Международная система единиц СИ

Международная система единиц СИ — это некоторый набор общепринятых физических величин.

Основное предназначение международной системы единиц СИ — достижение договоренностей между странами.

Мы знаем, что языки и традиции стран мира различны. С этим  ничего не поделать. Но законы математики и физики одинаково работают везде. Если в одной стране «дважды два будет четыре», то и в другой стране «дважды два будет четыре».

Основная проблема заключалась в том, что для каждой физической величины существует несколько единиц измерения. К примеру, мы сейчас узнали, что для измерения длины существуют миллиметры, сантиметры, дециметры, метры и километры. Если несколько ученых, говорящих на разных языках, соберутся в одном месте для решения какой-нибудь задачи, то такое большое многообразие единиц измерения длины может породить между этими учеными противоречия.

Один ученый будет заявлять, что в их стране длина измеряется в метрах. Второй может сказать, что в их стране длина измеряется в километрах. Третий может предложить свою единицу измерения.

Поэтому была создана международная система единиц СИ. СИ это аббревиатура от французского словосочетания Le Système International d’Unités, SI (что в переводе на русский означает — международная система единиц СИ). 

В СИ приведены наиболее популярные физические величины и для каждой из них определена своя общепринятая единица измерения. К примеру, во всех странах при решении задач условились, что длину будут измерять в метрах. Поэтому, при решении задач, если длина дана в другой единице измерения (например, в километрах), то её обязательно нужно перевести в метры. О том, как переводить одну единицу измерения в другую, мы поговорим немного позже. А пока нарисуем свою международную систему единиц СИ.

Наш рисунок будет представлять собой таблицу физических величин. Каждую изученную физическую величину мы будем включать в нашу таблицу и указывать ту единицу измерения, которая принята во всех странах. Сейчас мы изучили единицы измерения длины и узнали, что в системе СИ для измерения длины определены метры. Значит наша таблица будет выглядеть так:


Единицы измерения массы

Масса – это величина, обозначающая количество вещества в теле. В народе массу тела называют весом. Обычно, когда что-либо взвешивают, говорят «это весит столько-то килограмм», хотя речь идёт не о весе, а о массе этого тела.

Вместе с тем, масса и вес это разные понятия. Вес — это сила с которой тело действует на горизонтальную опору. Вес измеряется в ньютонах. А масса это величина, показывающая количество вещества в этом теле.

Но ничего страшного нет в том, если вы назовёте массу тела весом. Даже в медицине говорят «вес человека», хотя речь идёт о массе человека. Главное быть в курсе, что это разные понятия

Для измерения массы используются следующие единицы измерения:

  • миллиграммы;
  • граммы;
  • килограммы;
  • центнеры;
  • тонны.

Самая маленькая единица измерения это миллиграмм (мг). Миллиграмм скорее всего вы никогда не примените на практике. Их применяют химики и другие ученые, которые работают с мелкими веществами. Для вас достаточно знать, что такая единица измерения массы существует.

Следующая единица измерения это грамм (г). В граммах принято измерять количество того или иного продукта при составлении рецепта.

В одном грамме тысяча миллиграммов. Между одним граммом и тысячью миллиграммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:

1 г = 1000 мг

Следующая единица измерения это килограмм (кг). Килограмм это общепринятая единица измерения. В ней измеряется всё что угодно. Килограмм включен в систему СИ. Давайте и мы включим в нашу таблицу СИ ещё одну физическую величину. Она у нас будет называться «масса»:

В одном килограмме тысяча граммов. Между одним килограммом и тысячью граммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:

1 кг = 1000 г

Следующая единица измерения это центнер (ц). В центнерах удобно измерять массу урожая, собранного с небольшого участка или массу какого-нибудь груза.

В одном центнере сто килограммов. Между одним центнером и ста килограммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:

1 ц = 100 кг

Следующая единица измерения это тонна (т). В тоннах обычно измеряются большие грузы и массы больших тел. Например, масса космического корабля или автомобиля.

В одной тонне тысяча килограмм. Между одной тонной и тысячью килограммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:

1 т = 1000 кг


Единицы измерения времени

Что такое время думаем объяснять не нужно. Каждый знает что из себя представляет время и зачем оно нужно. Если мы откроем дискуссию на то, что такое время и попытаемся дать ему определение, то начнем углубляться в философию, а это нам сейчас не нужно. Лучше начнём с единиц измерения времени.

Для измерения времени предназначены следующие единицы измерения:

  • секунды;
  • минуты;
  • часы;
  • сутки.

Самая маленькая единица измерения это секунда (с). Есть конечно и более маленькие единицы такие как миллисекунды, микросекунды, наносекунды, но их мы рассматривать не будем, поскольку на данный момент в этом нет смысла.

В секундах измеряются различные показатели. Например, за сколько секунд спортсмен пробежит 100 метров. Секунда включена в международную систему единиц СИ для измерения времени и обозначается как «с». Давайте и мы включим в нашу таблицу СИ ещё одну физическую величину. Она у нас будет называться «время»:

Следующая единица измерения времени это минута (м). В одной минуте 60 секунд. Между одной минутой и шестьюдесятью секундами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одно и то же время:

1 м = 60 с

Следующая единица измерения это час (ч). В одном часе 60 минут. Между одним часом и шестьюдесятью минутами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одно и то же время:

1 ч = 60 м

К примеру, если мы изучали этот урок один час и нас спросят сколько времени мы потратили на его изучение, мы можем ответить двумя способами: «мы изучали урок один час» или так «мы изучали урок шестьдесят минут». В обоих случаях, мы ответим правильно.

Следующая единица измерения времени это сутки. В сутках 24 часа. Между одними сутками и двадцатью четырьмя часами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одно и то же время:

1 сут = 24 ч


Понравился урок?
Вступай в нашу новую группу Вконтакте и начни получать уведомления о новых уроках



Возникло желание поддержать проект?
Используй кнопку ниже

Навигация по записям

Единицы измерения длины, расстояния, площади, объема

Единицы измерения длины, расстояния

Метр – основная единица расстояния СИ. Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды.

1 миллиметр (mm,мм) = 1/1000 м = 10 -3 m

1 сантиметр (cm,см) = 10 мм

1 дециметр (dm,дм) = 10 см

1 метр (m,м) = 100 см

1 километр (km,км) = 1000 м

1 дюйм (in, 1″) = 25,4 мм

1 фут (ft, 1′) = 12 in = 0,3048 м

1 ярд (yd) = 3 ft = 36 in = 0,9144 м

1 миля (ml) = 1760 yd = 1609,344 м

1 морская миля = 10 кабельтов = 6076,1154 ft = 1852 м

1 астрономическая единица (av) = 149 597 870 км

1 световой год = 9,46 x 1012 км = 0,3066 pc = 63240 av

1 парсек (pc) = 3,085 x 1013 км = 206 264,8 av

Единицы измерения площади

1 квадратный миллиметр (мм2) = 1/1000000 м2 = 10-6 м2
1 квадратный сантиметр (см2) = 100 мм2
1 квадратный дециметр (дм2) = 100 см2
1 квадратный метр (м2) = 100 дм2
1 ар (сотка) (a) = 100 м2
1 гектар (га) = 100 a

1 квадратный километр (km2) = 100 га = 10000 a
1 квадратный дюйм (sq in)= 6,4516 cm2
1 квадратный фут (sq ft)= 144 sq in = 0,09290304 м2
1 квадратный ярд (sq ya)= 9 sq ft = 1296 sq in = 0,836309 м2
1 акр (acre)= 4840 sq ya = 43560 sq ft = 4046,8564244 м2
1 квадратная миля (sq ml)= 640 акр= 258,99 га

Единицы объема

1 кубический миллиметр (мм3) = 0,000001 литр
1 кубический сантиметр (см3) = 0,001 литр

1 кубический дециметр (дм3) = 1000 см3= 1000000 мм3 = 1 л

1 кубический метр (м3) = 1000 дм3= 1000000 см3 = 1000 л

1 литр (л)= 1 dm3

1 миллилитр (мл)= 1 cm3

1 декалитр (dl)= 10 дм3

1 гектолитр (hl)= 10 dl = 100 дм3

1 кубический дюйм (cu in)= 16,387064 cm3

1 кубический фут (cu ft)= 1728 cu in = 0,02831685 м3

1 кубический ярд (cu ya)= 27 cu ft = 0,763551944 м3

1 британская пинта (british pint) = 0,57 л

1 британский галлон (british gallon) = 4. 54609188 л

1 галлон США (US gallon) = 3.785411784 л

1 британский баррель (british barrel) = 163,65 л

1 баррель США (US barrel) = 158,987 л

Единицы измерения (веса) массы

1 килограмм (кг) = 1 литр воды имеет массу примерно 1 кг (при +40C)
1 миллиграмм (мг) = 1000 г
1 грамм (г) = 0,001 кг
1 центнер (ц)= 100 кг
1 тонна (т)= 1000 кг
1 фунт (lb)= 453,59 г
1 унция (oz) = 28,35 г

Единицы измерения информации


Бит — единица измерения количества информации, равная одному разряду в двоичной системе счисления

1 бит (b) = 0 или 1, «да» или «нет»

1 байт (B) = 8 b

1 килобайт (KB) = 1024 B

1 мегабайт (MB) = 1024 KB

1 гигабайт (GB) = 1024 MB

1 терабайт (TB) = 1024 GB

Единицы измерения длины и расстояния

Единицы измерения длины и расстояния

Программа КИП и А

Международная система единиц (СИ)

Основной единицей измерения расстояния в метрической системе измерений является метр. Обозначения: русское [м], международное [m].

В метрологических изменениях, а также приборах КИП и А применяются также производные единицы от метра.

  • Километр [км][km] = 1000 м.
  • Дециметр [дм][dm] = 0.1 м.
  • Сантиметр [см][cm] = 0.01 м.
  • Миллиметр [мм][mm] = 0.001 м.
  • Микрометр (микрон) [мкм, мк][µm] = 0.001 мм.
  • Нанометр [нм][nm] = 0.001 мкм.
  • Ангстрем [А][A] = 0.1 нм.

США и Британия

  • 1 Лига [lea] = 3 милям = 24 фурлонгам = 4828.032 м
  • 1 Миля [mi] = 8 фурлонгов = 1760 ярдов = 5280 футов = 1609344 м
  • 1 Фурлонг [fur] = 1/8 мили = 10 чейнов = 220 ярдов = 40 родов = 660 футов = 1000 линков = 201.168 м
  • 1 Чейн [ch] = 100 линков = 1/10 фурлонга = 4 рода = 66 футов = 20.1168 м
  • 1 Род [rd] = 25 линкам = 5.5 ярдам = 1/40 фурлонгам = 5.0292 м
  • 1 Ярд [yd] = 3 метрическим футам = 36 дюймам = 0.9144 м
  • 1 Кубит [cu] = 0. 5 ярдам = 1.5 футам = 0.4572 м
  • 1 Фут [ft] = 12 дюймов = 0.3048 м
  • 1 Спан [sp] = 3 палма = 9 дюймов = 0.2286 м
  • 1 Хэнд [hd] = 4 дюйма = 0.1016 м
  • 1 Дюйм [in] = 0.0254 м
  • 1 Линия [ln] = 1/12 дюйма = 0.0021666666666 м
  • 1 Калибр [cl] = 0.01 дюйма = 0.000254 м
  • 1 Тоу, Мил [mil] = 0.001 дюйма = 0.0000254 м

Международные морские единицы

  • 1 Морская лига [nl] = 3 милям = 5556.0 м
  • 1 Морская миля [nmi] = 1852.0 м
  • 1 Кабельтов = 0.1 морской мили = 185.2 м
  • 1 Морская сажень, фатом [ftm] = 6 футам = 1.8288 м

Морские единицы США

  • 1 Морская миля США [nmi] = 1853.248 м (до 1955 г.)

Британские морские единицы

  • 1 Морская миля Британии [nmi] = 1853.1848 м (до 1970 г.)

 

Основные единицы системы СИ — Тихоокеанский государственный университет

Метрическая система — это общее название международной десятичной системы единиц, основными единицами которой являются метр и килограмм. При некоторых различиях в деталях элементы системы одинаковы во всем мире.

Эталоны длины и массы, международные прототипы. Международные прототипы эталонов длины и массы — метра и килограмма — были переданы на хранение Международному бюро мер и весов, расположенному в Севре — пригороде Парижа. Эталон метра представлял собой линейку из сплава платины с 10% иридия, поперечному сечению которой для повышения изгибной жесткости при минимальном объеме металла была придана особая X-образная форма. В канавке такой линейки была продольная плоская поверхность, и метр определялся как расстояние между центрами двух штрихов, нанесенных поперек линейки на ее концах, при температуре эталона, равной 0° С. За международный прототип килограмма была принята масса цилиндра, сделанного из того же платино-иридиевого сплава, что и эталон метра, высотой и диаметром около 3,9 см. Вес этой эталонной массы, равной 1 кг на уровне моря на географической широте 45°, иногда называют килограмм-силой. Таким образом, ее можно использовать либо как эталон массы для абсолютной системы единиц, либо как эталон силы для технической системы единиц, в которой одной из основных единиц является единица силы.

Международная система СИ. Международная система единиц (СИ) представляет собой согласованную систему, в которой для любой физической величины, такой, как длина, время или сила, предусматривается одна и только одна единица измерения. Некоторым из единиц даны особые названия, примером может служить единица давления паскаль, тогда как названия других образуются из названий тех единиц, от которых они произведены, например единица скорости — метр в секунду. Основные единицы вместе с двумя дополнительными геометрического характера представлены в табл. 1. Производные единицы, для которых приняты особые названия, даны в табл. 2. Из всех производных механических единиц наиболее важное значение имеют единица силы ньютон, единица энергии джоуль и единица мощности ватт. Ньютон определяется как сила, которая придает массе в один килограмм ускорение, равное одному метру за секунду в квадрате. Джоуль равен работе, которая совершается, когда точка приложения силы, равной одному ньютону, перемещается на расстояние один метр в направлении действия силы. Ватт — это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду. Об электрических и других производных единицах будет сказано ниже. Официальные определения основных и дополнительных единиц таковы.

Метр — это длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299 792 458 долю секунды.

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Секунда — продолжительность 9 192 631 770 периодов колебаний излучения, соответствующего переходам между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133.

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль равен количеству вещества, в составе которого содержится столько же структурных элементов, сколько атомов в изотопе углерода-12 массой 0,012 кг.

Радиан — плоский угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на ее поверхности площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Таблица 1. Основные единицы СИ
Величина Единица Обозначение
Наименование русское международное
Длина метр м m
Масса килограмм кг kg
Время секунда с s
Сила электрического тока ампер А A
Термодинамическая температура кельвин К K
Сила света кандела кд cd
Количество вещества моль моль mol
Дополнительные единицы СИ
Величина Единица Обозначение
Наименование русское международное
Плоский угол радиан рад rad
Телесный угол стерадиан ср sr
Таблица 2. Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования
Величина Единица

Выражение производной единицы

Наименование Обозначение через другие единицы СИ через основные и дополнительные единицы СИ
Частота герц Гц с-1
Сила ньютон Н м кг с-2
Давление паскаль Па Н/м2 м-1 кг с-2
Энергия, работа, количество теплоты  джоуль Дж Н м  мкг с-2 
Мощность, поток энергии  ватт   Вт  Дж/с мкг с-3 
Количество электричества, электрический заряд  кулон  Кл   А с с А 
Электрическое напряжение, электрическийпотенциал  вольт  В  Вт/А  мкгс-3 А-1 
Электрическая емкость  фарада  Ф   Кл/В м-2 кг-1 сА2 
Электрическое сопротивление  ом  Ом  В/А  мкг с-3 А-2 
Электрическая проводимость   сименс  См  А/В м-2 кг-1 с3 А2 
Поток магнитной индукции  вебер  Вб   В с м2 кг с-2 А-1 
Магнитная индукция  тесла   Т, Тл Вб/м2  кг с-2 А-1 
Индуктивность  генри  Г, Гн   Вб/А м2 кг с-2 А-2 
Световой поток  люмен   лм   кд ср 
Освещенность  люкс  лк    м2 кд ср 
Активность радиоактивного источника  беккерель  Бк  с-1   с-1
Поглощенная доза излучения  грэй  Гр  Дж/кг   м2 с-2

Для образования десятичных кратных и дольных единиц предписывается ряд приставок и множителей, указываемых в табл. 3.

Таблица 3. Приставки и множители десятичных кратных и дольных единиц международной системы СИ
 экса  Э  1018  деци  д 10-1 
 пета  П  1015  санти  с  10-2
 тера  Т  1012  милли  м  10-3
 гига  Г  109 микро   мк  10-6
 мега  М  106 нано   н  10-9
 кило  к  103 пико   п  10-12
 гекто  г  102 фемто   ф  10-15
 дека  да  101 атто   а  10-18

Таким образом, километр (км) — это 1000 м, а миллиметр — 0,001 м. (Эти приставки применимы ко всем единицам, как, например, в киловаттах, миллиамперах и т.д.)

Масса, длина и время. Все основные единицы системы СИ, кроме килограмма, в настоящее время определяются через физические константы или явления, которые считаются неизменными и с высокой точностью воспроизводимыми. Что же касается килограмма, то еще не найден способ его реализации с той степенью воспроизводимости, которая достигается в процедурах сравнения различных эталонов массы с международным прототипом килограмма. Такое сравнение можно проводить путем взвешивания на пружинных весах, погрешность которых не превышает 1 10-8. Эталоны кратных и дольных единиц для килограмма устанавливаются комбинированным взвешиванием на весах.

Поскольку метр определяется через скорость света, его можно воспроизводить независимо в любой хорошо оборудованной лаборатории. Так, интерференционным методом штриховые и концевые меры длины, которыми пользуются в мастерских и лабораториях, можно проверять, проводя сравнение непосредственно с длиной волны света. Погрешность при таких методах в оптимальных условиях не превышает одной миллиардной (1 10-9). С развитием лазерной техники подобные измерения весьма упростились, и их диапазон существенно расширился.

Точно так же секунда в соответствии с ее современным определением может быть независимо реализована в компетентной лаборатории на установке с атомным пучком. Атомы пучка возбуждаются высокочастотным генератором, настроенным на атомную частоту, и электронная схема измеряет время, считая периоды колебаний в цепи генератора. Такие измерения можно проводить с точностью порядка 1 10-12 — гораздо более высокой, чем это было возможно при прежних определениях секунды, основанных на вращении Земли и ее обращении вокруг Солнца. Время и его обратная величина — частота — уникальны в том отношении, что их эталоны можно передавать по радио. Благодаря этому всякий, у кого имеется соответствующее радиоприемное оборудование, может принимать сигналы точного времени и эталонной частоты, почти не отличающиеся по точности от передаваемых в эфир.

Механика. Исходя из единиц длины, массы и времени, можно вывести все единицы, применяемые в механике, как было показано выше. Если основными единицами являются метр, килограмм и секунда, то система называется системой единиц МКС; если — сантиметр, грамм и секунда, то — системой единиц СГС. Единица силы в системе СГС называется диной, а единица работы — эргом. Некоторые единицы получают особые названия, когда они используются в особых разделах науки. Например, при измерении напряженности гравитационного поля единица ускорения в системе СГС называется галом. Имеется ряд единиц с особыми названиями, не входящих ни в одну из указанных систем единиц. Бар, единица давления, применявшаяся ранее в метеорологии, равен 1 000 000 дин/см2. Лошадиная сила, устаревшая единица мощности, все еще применяемая в британской технической системе единиц, а также в России, равна приблизительно 746 Вт.

Температура и теплота. Механические единицы не позволяют решать все научные и технические задачи без привлечения каких-либо других соотношений. Хотя работа, совершаемая при перемещении массы против действия силы, и кинетическая энергия некой массы по своему характеру эквивалентны тепловой энергии вещества, удобнее рассматривать температуру и теплоту как отдельные величины, не зависящие от механических.

Термодинамическая шкала температуры. Единица термодинамической температуры Кельвина (К), называемая кельвином, определяется тройной точкой воды, т.е. температурой, при которой вода находится в равновесии со льдом и паром. Эта температура принята равной 273,16 К, чем и определяется термодинамическая шкала температуры. Данная шкала, предложенная Кельвином, основана на втором начале термодинамики. Если имеются два тепловых резервуара с постоянной температурой и обратимая тепловая машина, передающая тепло от одного из них другому в соответствии с циклом Карно, то отношение термодинамических температур двух резервуаров дается равенством T/T1 = -Q2Q1, где Q2 и Q1 — количества теплоты, передаваемые каждому из резервуаров (знак <минус> говорит о том, что у одного из резервуаров теплота отбирается). Таким образом, если температура более теплого резервуара равна 273,16 К, а теплота, отбираемая у него, вдвое больше теплоты, передаваемой другому резервуару, то температура второго резервуара равна 136,58 К. Если же температура второго резервуара равна 0 К, то ему вообще не будет передана теплота, поскольку вся энергия газа была преобразована в механическую энергию на участке адиабатического расширения в цикле. Эта температура называется абсолютным нулем. Термодинамическая температура, используемая обычно в научных исследованиях, совпадает с температурой, входящей в уравнение состояния идеального газа PV = RT, где P — давление, V — объем и R — газовая постоянная. Уравнение показывает, что для идеального газа произведение объема на давление пропорционально температуре. Ни для одного из реальных газов этот закон точно не выполняется. Но если вносить поправки на вириальные силы, то расширение газов позволяет воспроизводить термодинамическую шкалу температуры.

Международная температурная шкала.  В соответствии с изложенным выше определением температуру можно с весьма высокой точностью (примерно до 0,003 К вблизи тройной точки) измерять методом газовой термометрии. В теплоизолированную камеру помещают платиновый термометр сопротивления и резервуар с газом. При нагревании камеры увеличивается электросопротивление термометра и повышается давление газа в резервуаре (в соответствии с уравнением состояния), а при охлаждении наблюдается обратная картина. Измеряя одновременно сопротивление и давление, можно проградуировать термометр по давлению газа, которое пропорционально температуре. Затем термометр помещают в термостат, в котором жидкая вода может поддерживаться в равновесии со своими твердой и паровой фазами. Измерив его электросопротивление при этой температуре, получают термодинамическую шкалу, поскольку температуре тройной точки приписывается значение, равное 273,16 К.

Существуют две международные температурные шкалы — Кельвина (К) и Цельсия (С). Температура по шкале Цельсия получается из температуры по шкале Кельвина вычитанием из последней 273,15 К.

Точные измерения температуры методом газовой термометрии требуют много труда и времени. Поэтому в 1968 была введена Международная практическая температурная шкала (МПТШ). Пользуясь этой шкалой, термометры разных типов можно градуировать в лаборатории. Данная шкала была установлена при помощи платинового термометра сопротивления, термопары и радиационного пирометра, используемых в температурных интервалах между некоторыми парами постоянных опорных точек (температурных реперов). МПТШ должна была с наибольшей возможной точностью соответствовать термодинамической шкале, но, как выяснилось позднее, ее отклонения весьма существенны.

Температурная шкала Фаренгейта. Температурную шкалу Фаренгейта, которая широко применяется в сочетании с британской технической системой единиц, а также в измерениях ненаучного характера во многих странах, принято определять по двум постоянным опорным точкам — температуре таяния льда (32° F) и кипения воды (212° F) при нормальном (атмосферном) давлении. Поэтому, чтобы получить температуру по шкале Цельсия из температуры по шкале Фаренгейта, нужно вычесть из последней 32 и умножить результат на 5/9.

Единицы теплоты. Поскольку теплота есть одна из форм энергии, ее можно измерять в джоулях, и эта метрическая единица была принята международным соглашением. Но поскольку некогда количество теплоты определяли по изменению температуры некоторого количества воды, получила широкое распространение единица, называемая калорией и равная количеству теплоты, необходимому для того, чтобы повысить температуру одного грамма воды на 1° С. В связи с тем что теплоемкость воды зависит от температуры, пришлось уточнять величину калории. Появились по крайней мере две разные калории — <термохимическая> (4,1840 Дж) и <паровая> (4,1868 Дж). <Калория>, которой пользуются в диететике, на самом деле есть килокалория (1000 калорий). Калория не является единицей системы СИ, и в большинстве областей науки и техники она вышла из употребления.

Электричество и магнетизм. Все общепринятые электрические и магнитные единицы измерения основаны на метрической системе. В согласии с современными определениями электрических и магнитных единиц все они являются производными единицами, выводимыми по определенным физическим формулам из метрических единиц длины, массы и времени. Поскольку же большинство электрических и магнитных величин не так-то просто измерять, пользуясь упомянутыми эталонами, было сочтено, что удобнее установить путем соответствующих экспериментов производные эталоны для некоторых из указанных величин, а другие измерять, пользуясь такими эталонами.

Единицы системы СИ. Ниже дается перечень электрических и магнитных единиц системы СИ.

Ампер, единица силы электрического тока, — одна из шести основных единиц системы СИ. Ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины с ничтожно малой площадью кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 107 Н.

Вольт, единица разности потенциалов и электродвижущей силы. Вольт — электрическое напряжение на участке электрической цепи с постоянным током силой 1 А при затрачиваемой мощности 1 Вт.

Кулон, единица количества электричества (электрического заряда). Кулон — количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника при постоянном токе силой 1 А за время 1 с.

Фарада, единица электрической емкости. Фарада — емкость конденсатора, на обкладках которого при заряде 1 Кл возникает электрическое напряжение 1 В.

Генри, единица индуктивности. Генри равен индуктивности контура, в котором возникает ЭДС самоиндукции в 1 В при равномерном изменении силы тока в этом контуре на 1 А за 1 с.

Вебер, единица магнитного потока. Вебер — магнитный поток, при убывании которого до нуля в сцепленном с ним контуре, имеющем сопротивление 1 Ом, протекает электрический заряд, равный 1 Кл.

Тесла, единица магнитной индукции. Тесла — магнитная индукция однородного магнитного поля, в котором магнитный поток через плоскую площадку площадью 1 м2, перпендикулярную линиям индукции, равен 1 Вб.

Практические эталоны. На практике величина ампера воспроизводится путем фактического измерения силы взаимодействия витков провода, несущих ток. Поскольку электрический ток есть процесс, протекающий во времени, эталон тока невозможно сохранять. Точно так же величину вольта невозможно фиксировать в прямом соответствии с его определением, так как трудно воспроизвести с необходимой точностью механическими средствами ватт (единицу мощности). Поэтому вольт на практике воспроизводится с помощью группы нормальных элементов. В США с 1 июля 1972 законодательством принято определение вольта, основанное на эффекте Джозефсона на переменном токе (частота переменного тока между двумя сверхпроводящими пластинами пропорциональна внешнему напряжению).

Свет и освещенность. Единицы силы света и освещенности нельзя определить на основе только механических единиц. Можно выразить поток энергии в световой волне в Вт/м2, а интенсивность световой волны — в В/м, как в случае радиоволн. Но восприятие освещенности есть психофизическое явление, в котором существенна не только интенсивность источника света, но и чувствительность человеческого глаза к спектральному распределению этой интенсивности.

Международным соглашением за единицу силы света принята кандела (ранее называвшаяся свечой), равная силе света в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540 1012 Гц (l = 555 нм), энергетическая сила светового излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. Это примерно соответствует силе света спермацетовой свечи, которая когда-то служила эталоном.

Если сила света источника равна одной канделе во всех направлениях, то полный световой поток равен 4p люменов. Таким образом, если этот источник находится в центре сферы радиусом 1 м, то освещенность внутренней поверхности сферы равна одному люмену на квадратный метр, т.е. одному люксу.

Рентгеновское и гамма-излучение, радиоактивность. Рентген (Р) — это устаревшая единица экспозиционной дозы рентгеновского, гамма- и фотонного излучений, равная количеству излучения, которое с учетом вторичноэлектронного излучения образует в 0,001 293 г воздуха ионы, несущие заряд, равный одной единице заряда СГС каждого знака. В системе СИ единицей поглощенной дозы излучения является грэй, равный 1 Дж/кг. Эталоном поглощенной дозы излучения служит установка с ионизационными камерами, которые измеряют ионизацию, производимую излучением.

Кюри (Ки) — устаревшая единица активности нуклида в радиоактивном источнике. Кюри равен активности радиоактивного вещества (препарата), в котором за 1 с происходит 3,700 1010 актов распада. В системе СИ единицей активности изотопа является беккерель, равный активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит один акт распада. Эталоны радиоактивности получают, измеряя периоды полураспада малых количеств радиоактивных материалов. Затем по таким эталонам градуируют и поверяют ионизационные камеры, счетчики Гейгера, сцинтилляционные счетчики и другие приборы для регистрации проникающих излучений.

Переопределение Международной системы единиц измерения

Мы используем измерения с незапамятных времен. Сегодня, научное сообщество во всем мире вносит глобальные изменения в способы измерения вещей, пересматривает понятия «килограмм», «кельвин», «ампер» и «моль» – четыре из семи единиц Международной системы единиц измерения (СИ). Ряд стандартов ИСО и МЭК играют важную роль в решении поставленных задач.

Знаете ли Вы, что скромный килограмм до сих пор определялся объектом, который весит один килограмм? А измерение температуры по-кельвину основано на свойствах воды? Несмотря на то, что данный механизм работал веками, ведущие мировые ученые обнаружили, что с течением времени данные эталоны не были на 100% неизменными. Таким образом, сегодня ученые официально признали, что все единицы измерения будут определяться природными константами реже, чем физическими объектами, что стало крупнейшим изменением в международной системе измерения с 1875 года.

Определения содержатся в «библии научного сообщества», брошюре СИ, опубликованной Международным бюро мер и весов (BIPM), в которой также упоминается серия стандартов ИСО и IEC 80000, Величины и единицы. В серии стандартов содержатся согласованные на международном уровне понятия, определения и символы, используемые в науке и технике, а также в соответствующих подразделениях, что формирует единый язык и снижает риск возникновения ошибок.

Сегодня на Генеральной конференции по мерам и весам (CGPM), проводимой в Версале (Франция), ученые из более чем 60 стран собрались для пересмотра системы СИ.

Кроме того, во время конференции Серхио Мухика (Sergio Mujica), Генеральный секретарь ООН, подписал обновленную совместную декларацию по метрологическому обеспечению в целях продолжения взаимодействия ИСО с BIPM, OIML (Международная организация законодательной метрологии) и ILAC (Международная организация по аккредитации лабораторий). В заявлении говорится, что международная согласованность и сопоставимость могут быть гарантированы только в том случае, если метрологические измерения будут прослеживаться по аналогии со всемирно признанными источниками, и таким образом они станут фундаментальными для всех четырех организаций.

Комментируя четырехдневную конференцию, г-н Мухика отметил, что решение о пересмотре четырех из семи базовых единиц СИ было историческим событием. «Внедрение стандартизированных единиц измерения является основой глобальной экономики и имеет влияние на все аспекты науки и техники, – говорит Серхио Мухика. – «Переопределение означает, что нам больше не придется полагаться на физические объекты для повышения точности измерений. Изменение механизма измерения будет иметь огромное влияние на мир, ускоряя инновации и сокращая затраты на технологическое развитие. Таким образом наука об измерениях будет адаптироваться к нуждам будущих поколений.

Серия стандартов ИСО и IEC 80000 является основой для международной гармонизации терминов, определений и символов величин и единиц, используемых в науке и технике, что формирует единый язык и написание формул. Таким образом снижается вероятность ошибки и облегчается общение между учеными и инженерами множества дисциплин.

Брошюра СИ состоит из 13 различных частей, в которых представлены 11 частей из ИСО и две части из МЭК. Она содержит термины, определения, рекомендуемые символы, единицы и другую важную информацию, которая относится к измерениям, используемым в науке, технике, метрологии и промышленности. Документ также содержит ссылки на авторов технических документов, учебников, стандартов и руководств.

В течение последних нескольких лет пересмотр серии ISO 80000 происходит одновременно с пересмотром брошюры СИ и, как ожидается, будет завершен в начале 2019 года.

Серию стандартов ИСО и IEC 80000 можно приобрести у Вашего национального члена ИСО или в интернет-магазине ИСО.

Узнайте больше об осуществленных переопределениях Международной системы измерений в данном видео.

 

ФГУП ВНИИОФИ : Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений

Единица измерения физической величины (англ. unit of measurement) – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин. Примечание. На практике широко применяется понятие узаконенные единицы, которое раскрывается как «система единиц и (или) отдельные единицы, установленные для применения в стране в соответствии с законодательными актами».

Система единиц физических величин (англ. system of units of measurement) – совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

Основная единица системы единиц физических величин (англ. base unit of measurement) – единица основной физической величины в данной системе единиц. Пример. Основные единицы Международной системы единиц (СИ): метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), моль (моль) и кандела (кд).

Дополнительная единица системы единиц физических величин (англ. supplementary unit) – термин «дополнительная единица» был введен в 1960 г. Дополнительными единицами являлись «радиан» и «стерадиан». XIX ГКМВ это понятие упразднено.

Производная единица системы единиц физических величин (англ. derived unit of measurement) – единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными.

Системная единица физической величины – единица физической величины, входящая в принятую систему единиц. Примечание. Основные, производные, кратные и дольные единицы СИ являются системными. Например: 1 м; 1 м/с; 1 км; 1 нм.

Внесистемная единица физической величины (англ. off-system unit of measurement) – единица физической величины, не входящая в принятую систему единиц. Примечание. Внесистемные единицы (по отношению к единицам СИ) разделяются на четыре группы:

  • допускаемые наравне с единицами СИ;
  • допускаемые к применению в специальных областях;
  • временно допускаемые;
  • устаревшие (недопускаемые).

Когерентная производная единица физической величины (англ. coherent unit of measurement) – производная единица физической величины, связанная с другими единицами системы единиц уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.

Когерентная система единиц физических величин (англ. coherent system of units of measurement) – система единиц физических величин, состоящая из основных единиц и когерентных производных единиц. Примечание. Кратные и дольные единицы от системных единиц не входят в когерентную систему.

Кратная единица физической величины (англ. multiple of a unit of measurement) – единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы. Пример. Единица длины 1 км = 103 м, т.е. кратная метру; единица частоты 1 МГц (мегагерц) = 106 Гц, кратная герцу; единица активности радионуклидов 1 МБк (мегабеккерель) = 106 Бк, кратная беккерелю.

Дольная единица физической величины (англ. sub-multiple of a unit of measurement) – единица физической величины, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.

Размер единицы физической величины – количественная определенность единицы физической величины, воспроизводимой или хранимой средством измерений. Примечание. Размер единицы, хранимой подчиненными эталонами или рабочими средствами измерений, может быть установлен по отношению к национальному первичному эталону. При этом может быть несколько ступеней сравнения (через вторичные и рабочие эталоны).

 

Вернуться к списку разделов

СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЙ • Большая российская энциклопедия

  • В книжной версии

    Том 30. Москва, 2015, стр. 302

  • Скопировать библиографическую ссылку:


Авторы: А. С. Дойников

СИСТЕ́МЫ ЕДИНИ́Ц ИЗМЕРЕ́НИЙ, со­во­куп­но­сти ос­нов­ных и про­из­вод­ных еди­ниц из­ме­ре­ний вме­сте с их доль­ны­ми и крат­ны­ми еди­ни­ца­ми, оп­ре­де­лён­ны­ми в со­от­вет­ст­вии с ус­та­нов­лен­ны­ми для дан­ной сис­те­мы пра­ви­ла­ми. Ме­тод по­строе­ния С. е. и. пер­во­на­чаль­но был раз­ра­бо­тан К. Га­ус­сом. С. е. и. стро­ят­ся пу­тём вы­бо­ра ми­ним. чис­ла осн. еди­ниц, че­рез ко­то­рые вы­ра­жа­ют все прак­ти­че­ски при­ме­няе­мые еди­ни­цы из­ме­ре­ний, на­зы­вае­мые про­из­вод­ны­ми. Раз­ме­ры осн. еди­ниц из­ме­ре­ний в дан­ной С. е. и. при­ни­ма­ют­ся по со­гла­ше­нию и мо­гут раз­личать­ся в раз­ных сис­те­мах. Чис­ло осн. еди­ниц в сис­те­ме вы­би­ра­ет­ся из со­об­ра­же­ний удоб­ст­ва её при­ме­не­ния. Напр., мет­ри­че­ская сис­те­ма мер 1791 ба­зи­ро­ва­лась на од­ной осн. еди­ни­це – мет­ре, за­тем на двух – мет­ре и ки­ло­грам­ме. Про­из­вод­ные еди­ни­цы об­ра­зу­ют­ся в со­от­вет­ст­вии с урав­не­ния­ми, свя­зы­ваю­щи­ми со­от­вет­ст­вую­щие ве­ли­чи­ны с ве­ли­чи­на­ми осн. еди­ниц. Пер­во­на­чаль­но пред­по­ла­га­лось, что осн. еди­ни­цы долж­ны вос­про­из­во­дить­ся со­вер­шен­но не­за­ви­си­мо друг от дру­га. Фак­ти­че­ски в С. е. и. поя­ви­лись зна­чит. от­сту­п­ле­ния от это­го прин­ци­па. Напр., в Ме­ж­ду­на­род­ной сис­те­ме еди­ниц (СИ) метр по оп­ре­делению (ре­зо­лю­ция 17-й Ге­не­раль­ной кон­фе­рен­ции по ме­рам и ве­сам, 1983) свя­зан с се­кун­дой. Еди­ни­цам, вхо­дя­щим в кон­крет­ную С. е. и., при­пи­сы­ва­ют сим­во­лич. раз­мер­ность (см. Раз­мер­ность в мет­ро­ло­гии), от­ра­жаю­щую их связь с осн. еди­ни­ца­ми этой сис­те­мы. В С. е. и. мо­гут вхо­дить еди­ни­цы без­раз­мер­ных ве­ли­чин.

Эта­пом в ис­то­рии раз­ви­тия С. е. и. ста­ла поя­вив­шая­ся в 1881 СГС сис­те­ма еди­ниц (даль­ней­шее раз­ви­тие Га­ус­са сис­те­мы еди­ниц), в ко­то­рой при­ня­ты три осн. еди­ни­цы: дли­ны – сан­ти­метр, мас­сы – грамм, вре­ме­ни – се­кун­да. Позд­нее, в свя­зи с не­об­хо­ди­мо­стью при­ме­нения сис­те­мы СГС для из­ме­ре­ний не толь­ко ме­ха­нич., но и элек­тро­маг­нит­ных ве­ли­чин, бы­ли вве­де­ны её раз­но­вид­но­сти (сис­те­мы СГСЭ, СГСМ и др.). Сле­дую­щим эта­пом ста­ло при­ня­тие в 1950 сис­те­мы еди­ниц Джорд­жи (сис­те­мы МКСА), в ко­то­рой к мет­ру, ки­ло­грам­му и се­кун­де до­ба­ви­лась чет­вёр­тая осн. еди­ни­ца – ам­пер. Даль­ней­шее раз­ви­тие по­доб­ных сис­тем при­ве­ло к раз­ра­бот­ке и при­ня­тию в 1960 ко­ге­рент­ной Ме­ж­ду­нар. сис­те­мы еди­ниц (СИ). Сис­те­ма МКСА вошла в СИ как её со­став­ная часть, при­ме­няе­мая для элек­трич. и маг­нит­ных ве­ли­чин. Не­об­хо­ди­мость вклю­че­ния в сис­те­му те­п­ло­вых и све­то­вых ве­ли­чин при­ве­ла к добавле­нию в СИ ещё двух осн. еди­ниц – кель­ви­на и кан­де­лы. В 1971 в чис­ло осн. еди­ниц СИ бы­ла вклю­че­на еди­ни­ца ко­ли­че­ст­ва ве­ще­ст­ва – моль.

В тео­ре­тич. и атом­ной фи­зи­ке при­меня­ют ес­те­ст­вен­ные сис­те­мы еди­ниц, в ко­то­рых за раз­ме­ры осн. еди­ниц при­ня­ты фун­дам. фи­зич. кон­стан­ты (напр., сис­те­ма еди­ниц План­ка, Хар­три сис­те­ма еди­ниц). Прак­ти­че­ски не­об­хо­ди­мым ока­зы­ва­ет­ся так­же при­ме­не­ние не­ко­то­рых вне­сис­тем­ных еди­ниц.

единиц СИ — длина | NIST

Метр (м) определяется путем принятия фиксированного числового значения скорости света в вакууме c равным 299 792 458 при выражении в единицах m s -1 , где секунда определяется в терминах ∆ν Cs .

Измеритель когда-то определялся физическим артефактом — двумя отметками, начертанными на платино-иридиевом слитке. Длина — эволюция от эталона измерения к фундаментальной постоянной объясняет эволюцию определения счетчика.Следите за этими изменениями с течением времени на временной шкале NIST.

Из счетчика выводятся несколько других единиц измерения, например:

  • Единица скорости — метр в секунду (м / с). Скорость света в вакууме составляет 299 792 458 метров в секунду.
  • единица ускорения — метр в секунду в секунду (м / с 2 ).
  • единиц площади — квадратный метр ( 2 м).
  • Единицей объема является кубический метр ( 3 м3).Литр (1 кубический дециметр), хотя и не является единицей СИ, принят для использования с СИ и обычно используется при измерении объема жидкости, но также используется при измерении газов и твердых веществ.

Часто задаваемые вопросы: Когда произошло переопределение дюйма в метрической системе?

В 1958 году конференция англоязычных стран согласилась унифицировать свои стандарты длины и массы и определить их в единицах измерения. В результате был сокращен американский двор и удлинен императорский двор.Новые коэффициенты пересчета были объявлены в 1959 г. в уведомлении Федерального реестра 59-5442 (30 июня 1959 г.), в котором говорится об определении стандартного дюйма: значение дюйма, полученное из значения ярда с 1 июля 1959 г. точно соответствует 25,4 мм .

Коэффициент преобразования можно определить:

Единицы длины
10 миллиметров (мм) = 1 сантиметр (см)
10 см = 1 дециметр (дм)
10 см = 100 миллиметров
10 дециметров = 1 метр (м)
10 дециметров = 1000 миллиметров
10 метров = 1 декаметр (плотина)
10 декаметров = 1 гектометр (hm)
10 декаметров = 100 метров
10 гектометров = 1 километр (км)
10 гектометров = 1000 метров

Часто задаваемые вопросы: как получить метрическую линейку?

Метрические линейки доступны у многих розничных продавцов, которые могут быть идентифицированы с помощью таких поисковых терминов, как «метрическая линейка», «метрическая линейка» или «метрическая линейка».«Линейки для печати, такие как сантиметровые правила цветного квадрата, могут быть распечатаны в цвете на верхних прозрачных листах, чтобы сделать недорогие метрические линейки.

Ресурсы для студентов и преподавателей

  • Метр — Будь то бескрайнее расстояние до бабушкиного дома, кусок ткани, количество ярдов до линии ворот или расстояние между невероятно маленькими транзисторами на компьютерном чипе, длина — одна из самых известных единиц измерения. . (NIST)
  • Национальный прототип измерителя No.27 (NIST)
  • Использование метрической линейки (WeldNotes, видео)
  • Использование микрометра (Университет Торонто)
  • Использование штангенциркуля и микрометра (Кейптаунский университет, факультет физики)
  • Диаграмма шкалы вещей (Министерство энергетики США)
  • Изучение размера и масштаба ячейки с помощью интерактивной графики (Университет Юты)
  • Попрактикуйтесь в измерении длины сантиметрами в упражнении «Квадраты и прямоугольники». (PBS)
  • Развивайте понимание того, насколько мал на самом деле нанометр, с помощью активности «Что такое нанометр»? Во время урока ученики будут измерять обычные предметы в классе и переводить результаты в нанометры.(IEEE)
  • Ознакомьтесь с измерениями эквивалентной метрической длины в игре «Длина столбца». Проведите линию, чтобы соединить одинаковые измерения. Смотри внимательно, ведь некоторые предметы не совпадают! (Типичный учебный архив)
  • Решите реальную проблему. Спроектируйте, спланируйте и нарисуйте план сада в масштабе с помощью метрической линейки. (Калифорнийский университет в Беркли, Ноттингемский университет)
  • Рассчитайте окружность, площадь и объем.

Лига супергероев СИ — Человек-метр:

Эта серия анимационных видео в стиле комиксов была разработана, чтобы помочь учащимся средних школ узнать о 7 основных единицах измерения СИ.С его острым взглядом и гибкими руками-линейками, измеритель не может измерить расстояние слишком большое или маленькое. Метр — это расстояние, которое свет проходит за крошечные доли секунды.

Перейдите к дополнительной информации о базовом блоке СИ:

единиц СИ — масса | NIST

Килограмм (кг) определяется путем принятия фиксированного числового значения постоянной Планка h равным 6,62607015 × 10 −34 при выражении в единицах Дж с, что равно кг · м 2 с −1 , где счетчик и секунда определены через c и ∆ν Cs .

Основным эталоном массы для этой страны является американский прототип килограмма 20, который представляет собой платино-иридиевый цилиндр, хранящийся в NIST. Килограмм, первоначально определяемый как масса одного кубического дециметра воды при температуре максимальной плотности, был известен как килограмм архивов. Он был заменен после Международной метрической конвенции в 1875 году Международным прототипом килограмма, который стал единицей массы без привязки к массе кубического дециметра воды или килограмму архивов.Каждой стране, подписавшейся на Международную метрическую конвенцию, была предоставлена ​​одна или несколько копий международных стандартов; они известны как национальные прототипы измерителей и килограммов. Узнайте больше об истории и текущем определении килограмма.

Среди основных единиц СИ килограмм (кг) является единственной единицей, название и символ которой по историческим причинам включают префикс. «Кило» — это префикс СИ для 1000 или 10 3 . Имена и символы для десятичных кратных и дольных единиц единицы массы образуются путем присоединения имен префиксов к имени единицы «грамм» и символов префикса к символу единицы «g».»Узнайте больше об этой исторической причуде.

Единицы массы
10 миллиграммов (мг) = 1 сантиграмма (cg)
10 сантиграмм = 1 дециграмм (дг) = 100 миллиграммов
10 дециграмм = 1 грамм (г)
10 дециграмм = 1000 миллиграммов
10 грамм = 1 декаграмм (даг)
10 декаграмм = 1 гектограмм (рт. Ст.)
10 декаграмм = 100 грамм
10 гектограмм = 1 килограмм (кг)
10 гектограмм = 1000 грамм
1000 килограмм = 1 мегаграмм (Мг) или 1 метрическая тонна (т)

Физик Ричард Штайнер настраивает электронный килограмм, экспериментальный прибор для определения массы с точки зрения основных свойств природы.

Кредит:

© Роберт Рэйт

Ресурсы для студентов и преподавателей

Лига супергероев SI — Monsieur Kilogram

Эта серия анимационных видео в стиле комиксов была разработана, чтобы помочь учащимся средних школ узнать о 7 основных единицах измерения СИ. Мсье Килограм со своими невероятно сильными руками — властелин массы. Килограмм представляет собой цилиндр из специального металла шириной около 39 миллиметров и высотой 39 миллиметров, который служит мировым эталоном массы.

FAQ — В чем разница между терминами «масса» и «вес»?

Масса тела — это мера его инерционного свойства или количества вещества, которое оно содержит. Вес тела — это мера силы, действующей на него под действием силы тяжести, или силы, необходимой для его поддержки. Сила тяжести на Земле дает телу ускорение около 9,8 м / с 2 . В просторечии вес часто используется как синоним массы в мерах и весах. Например, глагол «взвешивать» означает «определять массу» или «иметь массу».«Неправильное использование веса вместо массы должно быть постепенно исключено, а термин« масса »должен использоваться, когда имеется в виду масса. Единица массы в системе СИ — килограмм (кг). В науке и технике вес тела в конкретной системе отсчета определяется как сила, которая придает телу ускорение, равное локальному ускорению свободного падения в этой системе отсчета. Таким образом, единицей измерения веса (силы) в системе СИ является ньютон (Н).

Перейдите к дополнительной информации о базовом блоке СИ:

единиц СИ — время | NIST

Секунда (секунды) определяется путем принятия фиксированного числового значения частоты цезия ∆ν Cs , невозмущенной частоты сверхтонких переходов в основном состоянии атома цезия-133, равной 9,192,631,770 в единицах Гц, что означает равно s −1 .

Число периодов или циклов в секунду называется частотой. Единицей измерения частоты в системе СИ является герц (Гц). Один герц равен одному циклу в секунду. Стандартные частоты и точное время транслируются радиостанциями WWV и WWVB в Колорадо и WWVH на Гавайях. NIST доставляет цифровые временные сигналы по телефону и через Интернет.

Официальное время правительства США предоставляется NIST и USNO. NIST также предлагает Интернет-службу времени (ITS) и Автоматизированную компьютерную службу времени (ACTS), которые позволяют устанавливать компьютерные и другие часы через Интернет или по стандартным коммерческим телефонным линиям.Здесь можно скачать бесплатное программное обеспечение для использования этих сервисов на нескольких типах популярных компьютеров. Информацию об этих услугах можно найти на веб-сайте Time and Frequency Division.

Ресурсы для студентов и преподавателей

Часто задаваемые вопросы

Каково текущее всемирное координированное время?

NIST и Военно-морская обсерватория США совместно управляют веб-сайтом, на котором указано официальное время США. Показания часов этих двух агентств вносят вклад в мировое время, называемое всемирным координированным временем (UTC).Узнать больше … Как узнать время, используя телефон, компьютер или радиосигналы? Что такое дополнительная секунда? Каковы правила перехода на летнее время? Посетите часто задаваемые вопросы о Time and Frequency Division для получения дополнительной информации.

ресурсов

Лига супергероев СИ — Второй профессор

Эта серия анимационных видео в стиле комиксов была разработана, чтобы помочь учащимся средних школ узнать о 7 основных единицах измерения СИ. Считывая колебания охлаждаемых лазером атомов цезия, профессор Секунд может синхронизировать любую частоту и корректировать любые часы.Вторая — это время, за которое возбужденный атом цезия колеблется 9 192 631 770 раз.

Перейдите к дополнительной информации о базовом блоке СИ:

Основы СИ: базовые и производные единицы

Для
простота понимания и удобство, даны 22 производные единицы СИ
специальные имена и символы, как показано в таблице 3.


Таблица 3. Производные единицы СИ со специальными названиями и обозначениями


Производная единица СИ


Полученное количество Имя Символ Выражение
через
других единиц СИ
Выражение
в терминах
базовых единиц СИ
плоский угол радиан (а) рад м · м -1 = 1 (б)
телесный угол стерадиан (а) ср (в) м 2 · м -2 = 1 (б)
частота герц Гц с -1
сила ньютон N м · кг · с -2
давление, напряжение паскаль Па Н / м 2 м -1 · кг · с -2
энергия, работа, количество тепла джоуль Дж Н · м м 2 · кг · с -2
мощность, лучистый поток Вт Вт Дж / с м 2 · кг · с -3
электрический заряд, количество электроэнергии кулон С с · A
разность электрических потенциалов,
электродвижущая сила
вольт В Вт / A м 2 · кг · с -3 · A -1
емкость фарад F С / В м -2 · кг -1 · с 4 · A 2
электрическое сопротивление Ом В / А м 2 · кг · с -3 · A -2
электропроводность siemens S Аудио / видео м -2 · кг -1 · с 3 · A 2
магнитный поток Вебер Wb В · с м 2 · кг · с -2 · A -1
плотность магнитного потока тесла Т Вт / м 2 кг · с -2 · A -1
индуктивность генри H Вт / А м 2 · кг · с -2 · A -2
Температура Цельсия градуса Цельсия ° С К
световой поток люмен лм кд · ср (к) м 2 · м -2 · cd = cd
освещенность люкс лк лм / м 2 м 2 · м -4 · cd = m -2 · cd
активность (радионуклида) беккерель Бк с -1
Поглощенная доза, удельная энергия (переданная), керма серый Гр Дж / кг м 2 · с -2
эквивалент дозы (г) зиверт Sv Дж / кг м 2 · с -2
каталитическая активность катал кат с -1 · моль
(а) Радиан
и стерадиан можно выгодно использовать в выражениях для производных
единиц, чтобы различать количества различной природы, но
того же размера; некоторые примеры приведены в таблице 4.
(b) На практике символы rad и sr используются там, где
уместно, но производная единица «1» обычно опускается.
(c) В фотометрии название единицы стерадиан и единица измерения
символ sr обычно сохраняется в выражениях для производных единиц.
(d) Прочие величины, выраженные в зивертах, относятся к окружающей среде.
эквивалент дозы, эквивалент направленной дозы, эквивалент индивидуальной дозы,
и органная эквивалентная доза.

    Примечание о градусах Цельсия.
    Производная единица в таблице 3 со специальным названием градус Цельсия и
    специальный символ ° C заслуживает комментария. Из-за температуры
    шкалы, которые раньше определялись, остается обычной практикой выражать термодинамические
    температура, условное обозначение T , по отличию от эталонной
    температура Т 0 = 273,15 К, ледяная точка. Эта температура
    разница называется температурой по Цельсию, символом t , и составляет
    определяется количественным уравнением

    т = т т 0 .

    Единицей измерения температуры по Цельсию является градус Цельсия, символ ° C. В
    числовое значение температуры Цельсия t , выраженное в градусах
    Цельсия —

    t / ° C = T / K — 273,15.

    Из определения t следует, что градус Цельсия равен
    по величине до кельвина, что, в свою очередь, означает, что числовой
    значение заданной разницы температур или температурного интервала,
    значение выражается в единицах градуса Цельсия (° C) равно
    числовое значение той же разницы или интервала, когда его значение
    выражается в единицах кельвина (К).Таким образом, перепады температур или температура
    интервалы могут быть выражены либо в градусах Цельсия, либо в кельвинах.
    используя то же числовое значение. Например, температура по Цельсию
    разница т
    и термодинамический перепад температур T
    между температурой плавления галлия и тройной точкой воды может
    можно записать как t
    = 29,7546 ° C = T
    = 29,7546 К.

Специальные названия и символы 22 производных единиц СИ со специальными названиями и символами
приведенные в таблице 3, сами могут быть включены в названия и символы
другие производные единицы СИ, как показано в таблице 4.


Таблица 4. Примеры производных единиц СИ, названия и обозначения которых
включать производные единицы СИ со специальными названиями и обозначениями


Производная единица СИ


Полученное количество Имя Символ
динамическая вязкость паскаль секунды Па · с
момент силы Ньютон-метр Н · м
поверхностное натяжение ньютон на метр Н / м
угловая скорость радиан в секунду рад / с
угловое ускорение радиан на секунду в квадрате рад / с 2
Плотность теплового потока, энергетическая освещенность ватт на квадратный метр Вт / м 2
теплоемкость, энтропия джоуль на кельвин Дж / К
удельная теплоемкость, удельная энтропия джоуль на килограмм кельвина Дж / (кг · К)
удельная энергия джоуль на килограмм Дж / кг
теплопроводность ватт на метр кельвина Вт / (м · К)
плотность энергии джоуль на кубический метр Дж / м 3
Напряженность электрического поля вольт на метр В / м
плотность электрического заряда кулонов на кубический метр С / м 3
Плотность электрического потока кулонов на квадратный метр С / м 2
диэлектрическая проницаемость фарад на метр Ф / м
проницаемость генри на метр Г / м
молярная энергия джоуль на моль Дж / моль
мольная энтропия, мольная теплоемкость джоуль на моль кельвина Дж / (моль · К)
экспозиция (x и
лучи)
кулон на килограмм C / кг
Мощность поглощенной дозы серого в секунду Гр / с
интенсивность излучения Вт на стерадиан Вт / ср
сияние Вт на квадратный метр стерадиан Вт / (м 2 · ср)
каталитическая (активность) концентрация катал на кубический метр кат / м 3

Продолжить
до
префиксов SI

Единицы измерения | Безграничная химия

Стандартные единицы (единицы СИ)

Международная система единиц (сокращенно SI ) — это метрическая система, используемая в науке, промышленности и медицине.

Цели обучения

Признать единицы СИ и их важность для измерения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Каждая область науки включает в себя проведение измерений, понимание их и передачу их другим. Другими словами, мы все должны говорить на одном базовом языке.
  • Система СИ, также называемая метрической системой, используется во всем мире.
  • В системе СИ семь основных единиц: метр (м), килограмм (кг), секунда (ы), кельвин (K), ампер (A), моль (моль) и кандела. (CD).
Ключевые термины
  • Система СИ : серия единиц, которая принята и используется во всем научном мире.

Потребность в общем языке

Каждая область науки включает в себя проведение измерений, понимание их и передачу их другим. Другими словами, мы все должны говорить на одном базовом языке. Независимо от того, являетесь ли вы химиком, физиком, биологом, инженером или даже врачом, вам нужен последовательный способ передачи информации о размере, массе, форме, температуре, времени, количестве, энергии, мощности и скорости.

Рассмотрим экран, на котором вы сейчас читаете этот текст. Это может быть ЖК-экран, состоящий из жидких кристаллов. Химик, разрабатывающий конкретный состав жидкого кристалла, должен осмысленно передавать информацию инженеру, чтобы инженер знал, как ее производить. Инженер, в свою очередь, должен иметь возможность общаться с другими инженерами, физиками и химиками для проектирования печатных плат, экранов дисплеев и электронных интерфейсов остальной части компьютера.Если все эти люди не говорят на одном языке, предприятие никогда не сдвинется с мертвой точки.

Международная система единиц (сокращенно SI, от французского Système international d’unités) — это метрическая система, используемая в науке, промышленности и медицине . В зависимости от вашего возраста и географического положения вы, возможно, хорошо знакомы с «имперской» системой, которая включает такие единицы измерения, как галлоны, футы, мили и фунты. Имперская система используется для «повседневных» измерений в нескольких местах, например в США.Но в большинстве стран мира (включая Европу) и во всех научных кругах широко используется система СИ.

Научные единицы СИ и метрические единицы: Г-н Кози преподает научные единицы системы СИ, метрической системы и системы СКГ. Мистер Кози также разделяет основные префиксы и их значения. Научные измерения основаны на метрической системе, поэтому важно знать основные метрические единицы и префиксы.

Единицы системы СИ

В системе СИ семь основных единиц:

  • килограмм (кг), для массы
  • секунд, за время
  • кельвин (K), для температуры
  • Ампер (А), для электрического тока
  • моль (моль) на количество вещества
  • кандела (кд) для силы света
  • метр (м), на расстояние

Семь единиц СИ : На этом рисунке показаны основные единицы СИ и их комбинации, которые приводят к более сложным единицам измерения.

Должно быть очевидно, что переход в современность значительно улучшил условия измерения для каждой базовой единицы в системе СИ, сделав измерение, например, силы света источника света стандартным измерением в каждой лаборатории в Мир. Источник света, рассчитанный на 20 кд, будет одинаковым независимо от того, произведен ли он в Соединенных Штатах, в Великобритании или где-либо еще. Использование системы SI предоставляет всем ученым и инженерам общий язык измерений.

История системы SI

У единиц измерения СИ интересная история. Со временем они были усовершенствованы для ясности и простоты.

  • Метр (м) или метр изначально определялся как 1/10 000 000 расстояния от экватора Земли до Северного полюса, измеренного на окружности, проходящей через Париж. Говоря современным языком, он определяется как расстояние, проходимое светом в вакууме за промежуток времени в 1/299 792 458 секунды.
  • Килограмм (кг) изначально определялся как масса литра (т.е.е., одной тысячной кубометра). В настоящее время он определяется как масса платино-иридиевого килограммового образца, хранимого Bureau International des Poids et Mesures в Севре, Франция.
  • Секунды были первоначально основаны на «стандартном дне», состоящем из 24 часов, при этом каждый час делился на 60 минут, а каждая минута — на 60 секунд. Однако теперь мы знаем, что полное вращение Земли на самом деле занимает 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Таким образом, секунда теперь определяется как продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
  • Ампер (А) — это мера количества электрического заряда, проходящего через точку в электрической цепи за единицу времени. 6,241 × 10 18 электронов, или один кулон, в секунду составляет один ампер.
  • Кельвин (K) — единица термодинамической шкалы температур. Эта шкала начинается с 0 К. Приращение кельвина такое же, как и у градуса по шкале Цельсия (также называемой градусом Цельсия). {12} [/ латекс] Герц и который имеет интенсивность излучения в этом направлении 1/683 ватт на стерадиан.

Префиксы единиц СИ

Базовые единицы СИ могут быть выражены как доли или кратные базовым единицам с помощью набора простых префиксов.

Цели обучения

Преобразование единиц СИ

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Набор приставок прост и удобен в использовании.
  • Префиксы нельзя комбинировать.
  • Набор приставок универсальный.
Ключевые термины
  • префикс : одна или несколько букв или слогов, добавленных в начало слова, чтобы изменить его значение; например, килограмм можно добавить к грамму, чтобы получить килограмм
  • фракция : часть целого, особенно сравнительно небольшая часть

Префиксы единиц СИ

Теперь, когда мы знаем о системе СИ и о том, что она предоставляет ученым и инженерам, мы можем изучить некоторые аспекты реальных измерений.В системе СИ используется стандартная система префиксов к основным единицам, которая позволяет им быть более релевантными и описывать относительную величину.

Например, читая о химической кинетике, вы можете встретить термины «мс» или «нс», означающие «миллисекунда» и «наносекунда» соответственно. Как только вы привыкнете к практике использования префиксов, вы сразу поймете, что миллисекунда составляет 1/1000 одной секунды и в 1 миллион раз больше, чем наносекунда, что составляет 1/1000000000 одной секунды, или 10 . -9 секунды.

Кратко просмотрите основные единицы СИ перед изучением префиксов.

Название устройства Условное обозначение Наименование количества Условное обозначение Обозначение размеров
метр м длина l , x , r л
килограмм кг масса м M
второй с время т Т
ампер А электрический ток I I
кельвин К термодинамическая температура т Θ
кандела компакт-диск сила света I v Дж
моль моль количество вещества n N

Допускается 20 префиксов.Префикс может использоваться для обозначения кратных оригинальной единицы или частей исходной единицы. Например, килограмм — обозначает число, кратное тысяче, так что в километре одна тысяча метров. Милли — обозначает тысячную долю; следовательно, в метре одна тысяча миллиметров.

Префиксы для единиц СИ : Префиксы переопределяют измерение как кратное или дробное от основной единицы.

Имейте в виду, что префиксы нельзя комбинировать.Таким образом, миллионная доля метра — это микрометр , а не миллимиллиметр, а миллионная доля килограмма — это миллиграмм , а не микрокилограмм.

В более раннем использовании микрон (измерение, часто встречающееся в физике и технике) совпадает с микрометром, 10 -6 метра. Другая старая форма использования, миллимикрон, составляет одну тысячную микрометра, или одну тысячную из 10 -6 метров, или 10 -9 метра, теперь называемых нанометром. Хотя эти старые термины не используются широко, они часто встречаются в старых публикациях, и знание их современных эквивалентов является преимуществом.

Объем и плотность

Плотность и объем — два общих измерения в химии.

Цели обучения

Опишите взаимосвязь между плотностью и объемом

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Объем вещества связан с количеством вещества, присутствующего при определенной температуре и давлении.
  • Объем вещества можно измерить в мерной посуде, такой как мерная колба и мерный цилиндр.
  • Плотность указывает, сколько вещества занимает определенный объем при определенной температуре и давлении. Плотность вещества может использоваться для определения вещества.
  • Вода необычна, потому что когда вода замерзает, ее твердая форма (лед) менее плотная, чем жидкая вода, и поэтому плавает поверх жидкой воды.
Ключевые термины
  • объем : Единица трехмерной меры пространства, которая включает длину, ширину и высоту.Он измеряется в кубических сантиметрах в метрических единицах.
  • плотность : Мера количества вещества, содержащегося в данном объеме.

Объем и плотность

Свойства материала можно описать разными способами. Любое количество любого вещества будет иметь объем. Если у вас есть две емкости с водой разного размера, каждая из них вмещает разное количество или объем воды. Единица измерения объема — это единица, производная от единицы длины в системе СИ, и не является основным измерением в системе СИ.

Если две пробы воды имеют разные объемы, они все равно имеют общее измерение: плотность. Плотность — это еще одно измерение, производное от основных единиц СИ. Плотность материала определяется как его масса на единицу объема. В этом примере каждый объем воды отличается и, следовательно, имеет определенную и уникальную массу. Масса воды выражается в граммах (г) или килограммах (кг), а объем измеряется в литрах (л), кубических сантиметрах (см 3 ) или миллилитрах (мл). Плотность рассчитывается путем деления массы на объем, поэтому плотность измеряется в единицах массы / объема, часто г / мл.Если обе пробы воды имеют одинаковую температуру, их плотности должны быть одинаковыми, независимо от объема пробы.

Измерительные инструменты

Мерная чашка : Мерная чашка — это обычная домашняя утварь, используемая для измерения объемов жидкостей.

Если вы когда-либо готовили на кухне, вы, вероятно, видели какую-то мерную чашку, которая позволяет пользователю измерять объемы жидкости с разумной точностью. Мерная чашка показывает объем жидкости в стандартных единицах СИ — литрах и миллилитрах.Большинство американских мерных стаканчиков также измеряют жидкость в более старой системе, состоящей из стаканов и унций.

Мерная посуда

Ученые, работающие в лаборатории, должны быть знакомы с типичной лабораторной посудой, которую часто называют мерной посудой. Это могут быть химические стаканы, мерная колба, колба Эрленмейера и градуированный цилиндр. Каждый из этих контейнеров используется в лабораторных условиях для измерения объемов жидкости в различных целях.

Лабораторная мерная посуда : Посуда, такая как эти химические стаканы, обычно используется в лабораторных условиях для удобного измерения и разделения различных объемов жидкостей.

Плотность воды

Различные вещества имеют разную плотность, поэтому плотность часто используется как метод идентификации материала. Сравнение плотностей двух материалов также может предсказать, как вещества будут взаимодействовать. Вода используется в качестве общего стандарта для веществ, и ее плотность составляет 1000 кг / м 3 при стандартных температуре и давлении (называемых STP).

Использование воды для сравнения плотности

Когда объект помещается в воду, его относительная плотность определяет, плавает он или тонет.Если объект имеет меньшую плотность, чем вода, он всплывет на поверхность воды. Объект с большей плотностью утонет. Например, пробка имеет плотность 240 кг / м 3 , поэтому она будет плавать. Воздух имеет плотность примерно 1,2 кг / м 3 3 , поэтому он сразу поднимается к верху водяного столба. Металлы натрий (970 кг / м 3 ) и калий (860 кг / м 3 ) будут плавать на воде, а свинец (11,340 кг / м 3 ) тонуть.

Плотность: История Архимеда и золотой короны: Корона сделана из чистого золота? Древнегреческий король должен знать, обманул ли его ювелир.Он вызывает Архимеда, который решает использовать плотность для определения металла. Но как он может определить объем короны?

Жидкости имеют тенденцию образовывать слои при добавлении в воду. Глицерин сахарного спирта (1,261 кг / м 3 ) погружается в воду и образует отдельный слой, пока он не будет тщательно перемешан (глицерин растворим в воде). Растительное масло (прибл. 900 кг / м 3 ) будет плавать на воде и, независимо от того, насколько сильно перемешано, всегда будет возвращаться в виде слоя на поверхность воды (масло не растворяется в воде).

Переменная плотность воды

Вода — сложная и уникальная молекула. Даже при постоянном давлении плотность воды будет меняться в зависимости от температуры. Напомним, что тремя основными формами материи являются твердое тело, жидкость и газ (пока не будем рассматривать плазму). Как показывает практика, почти все материалы в твердой или кристаллической форме более плотны, чем в жидкой форме; поместите твердую форму практически любого материала на поверхность его жидкой формы, и она утонет.С другой стороны, вода делает нечто особенное: лед (твердая форма воды) плавает на жидкой воде.

Внимательно посмотрите на соотношение между температурой воды и ее плотностью. Начиная с 100 ° C, плотность воды неуклонно увеличивается до 4 ° C. В этот момент тенденция плотности меняется на противоположную. При 0 ° C вода замерзает до льда и плавает.

В этой таблице перечислены плотности воды при различных температурах и постоянном давлении.

Плотность воды при постоянном давлении
Температура (ºC) Плотность (кг / м 3 )
100 958.4
80 971,8
60 983,2
40 992,2
30 995.6502
25 997.0479
22 997,7735
20 998.2071
15 999.1026
10 999.7026
4 999.9720
0 999,8395
−10 998,117
−20 993,547
−30 983,854
Значения ниже 0 ° C относятся к переохлажденной воде

Последствия этого простого факта огромны: когда озеро замерзает, ледяные корки на поверхности изолируют находящуюся внизу жидкость от замерзания, в то же время позволяя холодной воде (с температурой прибл.4 ° C и высокой плотности) опуститься на дно. Если бы лед не плавал, он бы опустился на дно, позволяя образоваться и утонуть большему количеству льда, пока озеро не замерзнет! Аквалангисты и пловцы часто сталкиваются с этими градиентами температуры воды, и они могут даже столкнуться со слоем воды на самом дне озера с температурой примерно 4 ° C. Это примерно так же холодно, как и на дне озера; как только вода становится холоднее, жидкая вода становится менее плотной и поднимается вверх.

Слои воды в зимнем озере : В зимние месяцы с сезонным климатом самая теплая вода в большинстве озер и рек имеет температуру всего 4 ° C.Эта вода с температурой 4 ° C имеет самую высокую плотность и опускается на дно озера. По мере того, как вода становится холоднее (<4 ° C), она становится менее плотной и поднимается, образуя лед на поверхности озера. В результате в зимние месяцы в озерах и реках всегда присутствует жидкая вода. Это уникальное свойство воды позволяет животным и растениям выживать под замерзшим озером или зимой, гарантируя, что всю пресноводную жизнь не вымирают каждую зиму.

Температура

Возможность точного измерения температуры была крупным научным достижением, позволившим получить абсолютные числа для наблюдаемого явления.

Цели обучения

Укажите основные достижения в истории измерения температуры

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Измерение температуры точное и воспроизводимое.
  • Измерение температуры должно соответствовать принятым стандартам.
  • Температуру можно откалибровать по нескольким шкалам, включая Цельсия, Фаренгейта и Кельвина.
  • Преобразование между различными температурными шкалами легко выполняется с помощью уравнений преобразования.
  • Кинетическая энергия возникает в результате движения атомов и молекул. Постулируется, что при абсолютном 0 движения и, следовательно, кинетической энергии нет.
Ключевые термины
  • температура : Мера холода или тепла, часто измеряемая термометром.
  • кельвин : Единица измерения температуры. Это одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).
  • Фаренгейт : Единица измерения температуры, наиболее часто используемая в США.
  • Цельсия : шкала и единица измерения температуры, где 0 ° C — точка замерзания воды. Также известен как стоградусный.
  • Цельсия : шкала и единица измерения температуры, где 0 ° C — точка замерзания воды. Также известен как стоградусный.

Насколько жарко было прошлым летом? Будет ли на следующей неделе достаточно холодно для катания на лыжах? Каждый из этих вопросов требует количественной оценки рутинного опыта. Говорим ли мы о погоде, готовим еду или проводим научный эксперимент, нам нужно знать, насколько что-то жарко или насколько холодно.Чтобы знать это, нужно уметь поставить какое-то точное число на концепцию. Хотя измерению температуры (термометрии) посвящена целая область исследований, в этом разделе основное внимание уделяется фундаментальным измерениям температуры.

Среднемесячная температура : Температура позволяет нам точно измерять и сравнивать климат в разных частях мира.

История измерения температуры

Для людей 21 века, и , измерение температуры — это быстро и легко.Однако тысячи лет назад все было иначе. Явления, связанные с температурой, наблюдались всегда. Снег падал и собирался в холодную погоду, а весной таял в жидкую воду. Когда воздух был теплым, жидкая вода падала дождем. Лед таял, когда ставился рядом с источником тепла, а вода полностью выкипала из кастрюли на горячей плите. Однако это все качественные наблюдения. Они не производят числа: они не говорят нам, что вода замерзает при 0 ° C или кипит при 100 ° C.Все, что мы узнаем из наблюдений, — это то, что тепло и холод что-то делают с водой или что вода по-разному ведет себя при нагревании или охлаждении.

В 16 и 17 веках ученые усовершенствовали наблюдения и эксперименты византийцев и греков, чтобы создать элементарные устройства, определяющие количество «жара» или «холода» в воздухе. Созданные ими устройства назывались термоскопами. Эти основные измерительные инструменты использовали расширение и сжатие воздуха и воды при нагревании и охлаждении.

Идея была замечательной, но у термоскопов не было цифровой шкалы. Термоскоп не смог ответить на вопрос: «Насколько сегодня жарко?» с числом, но он может дать относительное измерение. Термоскоп часто представлял собой простую трубку с газом над жидкостью. Термоскопы также служили барометрами (которые измеряют давление). Это затрудняло их использование в качестве термометров, но они реагировали как на давление, так и на температуру. Даже когда первые термометры имели числовую шкалу, они не были стандартизированы.

На заре 18 и века термометры произошли большие изменения благодаря работам Исаака Ньютона, Андерса Цельсия и Даниэля Фаренгейта.

  • Исаак Ньютон предложил термометр со шкалой 12 градусов между точками замерзания и кипения воды.
  • Fahrenheit работал с трубками, заполненными ртутью, которая имеет очень высокий коэффициент теплового расширения. Это, в сочетании с качеством и точностью работы Фаренгейта, привело к гораздо большей чувствительности, и его термометр был стандартизирован по раствору солевого раствора и повсеместно принят, а шкала Фаренгейта была названа в его честь.
  • Андерс Цельсий предложил шкалу в 100 градусов для разницы между замерзанием и кипением воды, и после нескольких незначительных корректировок система Цельсия, или Цельсия, также получила широкое распространение.

Термометр, откалиброванный с помощью шкалы Цельсия : Цельсий — это шкала и единица измерения температуры, где 0 ° C — точка замерзания воды. Наша способность точно измерять температуру позволяет нам измерять погоду, точно готовить пищу или проводить научный эксперимент.

Дальнейшие достижения привели к созданию термометров более быстрого действия, которые нашли применение в медицине и химии. Ранние термометры не записывали и не удерживали температуру, которую они измеряли: если вы удалите термометр от измеряемого вещества, его показания изменится. Ученые изобрели новые термометры, которые сохраняли бы свои показания, по крайней мере, в течение ограниченного периода времени, чтобы уменьшить ошибки измерения и упростить регистрацию температуры. Также были разработаны циферблатные термометры с использованием биметаллических лент.Биметаллические полосы сделаны из двух разнородных металлов, соединенных вместе, причем каждый металл имеет свой коэффициент теплового расширения. При нагревании или охлаждении два металла расширяются или сжимаются с разной скоростью, вызывая изгиб или искривление полосы. Этот изгиб полезен как датчик для измерения температуры; он может управлять схемой термостатирования или управлять простым термометром со шкалой.

Абсолютный ноль

Однако с развитием измерения температуры один вопрос остался без ответа: «Насколько холодно может быть? Насколько холодно абсолютный 0? »

Тривиальный ответ — «0 градусов», но что именно это означает? Сама температура является мерой средней кинетической энергии вещества.Кинетическая энергия возникает из движения атомов и молекул, и постулируется, что при абсолютном нуле нет движения и, следовательно, кинетической энергии. Следовательно, температура должна быть «абсолютной 0».

Остается вопрос: насколько холоднее абсолютный 0, чем 0 ° C?

В 1848 году лорд Кельвин (Уильям Томсон) написал статью под названием «Об абсолютной термометрической шкале» о необходимости поиска термодинамической нулевой температуры. Используя систему Цельсия для измерения градусов, лорд Кельвин вычислил предельную температуру холода, равную -273 ° C.Сегодня это обозначается как 0 K по термодинамической шкале температур Кельвина. Современные методы улучшили измерение до -273,16 ° C.

Типы температурных шкал

Температуру можно измерить и представить множеством различных способов. Основные требования практики включают точность, стандарт, линейность и воспроизводимость. Единица СИ, выбранная из-за ее простоты и связи с термодинамикой, — это кельвин, названный в честь лорда Кельвина. Хотя постепенно она равна шкале Цельсия, температура в градусах Кельвина является истинным представлением кинетической энергии в термодинамическом смысле.Химия и физика требуют многих расчетов, связанных с температурой. Эти расчеты всегда производятся в кельвинах.

Сравнение температурных шкал : Температуры некоторых общих явлений и веществ в разных единицах измерения.

Таблица сравнения температурных шкал иллюстрирует различные температурные шкалы, некоторые из которых больше не используются. Интересно увидеть температуры обычно происходящих событий в этих масштабах и представить себе огромные препятствия, которые были преодолены при развитии современной термометрии.

Преобразование в кельвин и обратно : Используйте уравнения в этой таблице для расчета температуры с использованием системы измерения кельвина.

Хотя в большинстве случаев ученые оснащены каким-либо электронным калькулятором, иногда может потребоваться перевод одной шкалы в другую. Таблицы преобразования могут использоваться для преобразования измерения в любую шкалу из любой другой шкалы температур, например, в градусах Кельвина или Цельсия.

Преобразование в градусы Цельсия и обратно : Используйте уравнения в этой таблице, чтобы преобразовать температуры в систему измерения Цельсия.


Международная система единиц (СИ) | Единицы, факты и определение

Узнайте о семи основных единицах Международной системы единиц

Обзор Международной системы единиц.

Encyclopædia Britannica, Inc. Просмотреть все видеоролики к этой статье

Международная система единиц (СИ) , французский язык Международная система единиц измерения , международная десятичная система мер и весов, производная от метрической системы единиц и расширяющая ее .Принятый 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) в 1960 году, на всех языках он обозначается аббревиатурой SI.

Подробнее по этой теме

Система измерения

: Международная система единиц

Так же, как первоначальная концепция метрической системы выросла из проблем, с которыми ученые столкнулись при работе со средневековой системой, …

Быстрый прогресс науки и техники в XIX и XX веках способствовал развитию нескольких перекрывающихся систем единиц измерения, поскольку ученые импровизировали для удовлетворения практических потребностей своих дисциплин.Ранняя международная система, разработанная для исправления этой ситуации, называлась системой метр-килограмм-секунда (MKS). В 1948 году CGPM добавила три новых единицы (среди прочих): единицу силы (ньютон), определяемую как сила, придающая массе в один килограмм ускорение на один метр в секунду в секунду; единица энергии (джоуль), определяемая как работа, совершаемая при смещении точки приложения ньютона на один метр в направлении силы; и единица мощности (ватт), которая представляет собой мощность, которая за одну секунду дает энергию в один джоуль.Все три подразделения названы в честь выдающихся ученых.

Объяснение производных единиц измерения

Обзор единиц, производных от семи основных единиц Международной системы единиц.

Encyclopædia Britannica, Inc. Смотрите все видео к этой статье

Международная система 1960 года основана на системе MKS. Его семь основных единиц, из которых происходят другие единицы, были определены следующим образом: длина — метр, определяемый как расстояние, проходимое светом в вакууме за 1/299 792 458 секунд; для массы — килограмм, который равен 1 000 граммам, как определено в международном прототипе килограмма платино-иридия, хранящемся в Международном бюро мер и весов в Севре, Франция; для времени, второго, длительность 9 192 631 770 периодов излучения, связанного с указанным переходом атома цезия-133; для электрического тока — ампер, то есть ток, который, если его поддерживать в двух проводах, расположенных на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме, будет создавать силу 2 × 10 -7 ньютон на метр длины; для силы света кандела, определяемая как интенсивность в заданном направлении источника, излучающего излучение с частотой 540 × 10 12 герц и имеющего силу излучения в этом направлении 1 / 683 ватт на стерадиан; для количества вещества, моль, определяемый как содержащий столько элементарных единиц вещества, сколько атомов в 0.012 кг углерода-12; а для термодинамической температуры — кельвин.

20 мая 2019 года CGPM пересмотрела определение килограмма, ампера, моля и кельвина с точки зрения фундаментальных физических констант. Для килограмма выбранной постоянной была постоянная Планка, которая определена как равная 6,62607015 × 10 −34 джоуль-секунда. Один джоуль равен одному килограмму на метр в квадрате на секунду в квадрате. Поскольку секундомер и метр уже определены, килограмм будет определяться путем точных измерений постоянной Планка.Ампер был переопределен таким образом, чтобы элементарный заряд был равен 1,602176634 × 10 −19 кулонов. Кельвин был переопределен таким образом, что постоянная Больцмана была равна 1,380649 × 10 −23 джоулей на кельвин, а моль был переопределен таким образом, что постоянная Авогадро была равна 6,02214076 × 10 23 на моль.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Широко используемые единицы в системе СИ

Список широко используемых единиц в системе СИ представлен в таблице.

9 2013 литр 9 2013 сантилитр 9 2013 миллилитр 9 2013 микролитр
Международная система единиц (СИ)
шт. сокращение физическое количество
Базовые блоки метр м длина
второй с время
килограмм кг масса
ампер А электрический ток
кельвин К термодинамическая температура
кандела cd сила света
моль моль количество вещества
шт. сокращение количество метров приблизительный U.S. эквивалент
Длина километр км 1 000 0,62 миля
сантиметр см 0,01 0,39 дюйма
миллиметр мм 0,001 0,039 дюйма
мкм мкм 0,000001 0,000039 дюйма
нм нм 0.000000001 0,000000039 дюйм
шт. сокращение Количество квадратных метров приблизительный эквивалент в США
Площадь квадратных километров кв.км, или 2 1 000 000 0,3861 квадратная миля
га га 10 000 2,47 соток
это а 100 119.60 квадратных ярдов
квадратный сантиметр кв. См, или см 2 0,0001 0,155 квадратных дюймов
шт. сокращение количество кубометров приблизительный эквивалент в США
Объем куб.м. м 3 1 1.307 кубических ярдов
кубический сантиметр куб.см, см 3 , или куб.см 0.000001 0,061 кубический дюйм
шт. сокращение количество литров приблизительный эквивалент в США
Вместимость килолитр кл 1 000 1,31 кубических ярдов
л 1 61.02 куб. Дюймов
cl 0.01 0,61 кубических дюймов
мл 0,001 0,061 кубический дюйм
мкл 0,000001 0,000061 кубический дюйм
шт. сокращение количество грамм приблизительный эквивалент в США
Масса и вес метрическая тонна т 1 000 000 1.102 коротких тонны
грамм г 1 0,035 унции
сантиграмм кг 0,01 0,154 зерна
миллиграмм мг 0,001 0,015 зерна
мкг мкг 0,000001 0,000015 зерно
шт. символ физическое количество в базовых единицах
Энергия герц Гц частота 1 / с
ньютон N усилие, масса (м × кг) / с 2
джоуль Дж работа, энергия, количество тепла 2 × кг) / с 2
паскаль Па давление, напряжение кг / (м × с 2 )
Вт Вт мощность 2 × кг) / с 3
кулон С электрический заряд с × А
вольт В разность электрических потенциалов 2 × кг) / (с 3 × A)
фарад F электрическая емкость 2 × с 2 × A 2 ) / (м 2 × кг)
Ом Ом электрическое сопротивление, реактивное сопротивление 2 × кг) / (с 3 × A 2 )
Сименс S Электропроводность 3 × A 2 ) / (м 2 × кг)
Вебер Вт магнитный поток 2 × кг) / (с 2 × A)
тесла т магнитная индукция кг / (с 2 × A)
генри H индуктивность 2 × кг) / (с 2 × A 2 )
люмен лм световой поток кд × sr
люкс лк освещенность (кд × ср) / м 2

Метрические преобразования

Список метрических преобразований представлен в таблице.

квадратных метров

квадратных метров

га

кубических метров

кубических метров

литров

кубических метров

киловатт

дюймов

ярдов

квадратных футов

квадратных ярдов

акров

кубических футов

кубических ярдов

галлонов

лошадиных сил

Общие эквиваленты и коэффициенты пересчета для систем СИ и системы СИ США
примерные общепринятые эквиваленты
* Общий термин, не используемый в SI.
** Точно.
Источник: Настенная диаграмма Национального бюро стандартов.
1 дюйм = 25 миллиметров
1 фут = 0,3 метра
1 ярд = 0.9 метр
1 миля = 1,6 км
1 квадратный дюйм = 6,5 квадратных сантиметров
1 квадратный фут = 0,09 квадратных метра
1 квадратный двор = 0,8 квадратных метра
1 акр = 0,4 га *
1 кубический дюйм = 16 кубических сантиметров
1 кубический фут = 0.03 куб.м.
1 куб. Ярд = 0,8 кубометра
1 кварта (жидкость) = 1 литр *
1 галлон = 0,004 кубометра
1 унция (avdp) = 28 граммов
1 фунт (avdp) = 0,45 килограмма
1 л.с. = 0,75 киловатт
1 миллиметр = 0,04 дюйма
1 метр = 3.3 фута
1 метр = 1,1 ярда
1 километр = 0,6 мили (статут)
1 квадратный сантиметр = 0,16 квадратных дюйма
1 квадратный метр = 11 квадратных футов
1 квадратный метр = 1,2 квадратных ярда
1 га * = 2,5 акра
1 кубический сантиметр = 0.06 кубических дюймов
1 куб.м = 35 кубических футов
1 куб.м = 1,3 кубических ярда
1 литр * = 1 кварта (жидкий)
1 куб.м = 264 галлона
1 грамм = 0,035 унции (avdp)
1 килограмм = 2,2 фунта (avdp)
1 киловатт = 1,3 лошадиные силы
преобразование с точностью до 10 частей на миллион
дюймов × 25.4 ** = миллиметры
футов × 0,3048 ** = метры
ярдов × 0,9144 ** = метры
миль × 1.60934 = километров
квадратных дюймов × 6,4516 ** = квадратные сантиметры
квадратных футов × 0,00 =
квадратных ярдов × 0.836127 =
соток × 0.404686 =
куб. Дюймов × 16.3871 = кубические сантиметры
кубических футов × 0,0283168 =
кубических ярдов × 0,764555 =
кварты (жид.) × 0,946353 =
галлонов × 0,00378541 =
унций (avdp) × 28,3495 = граммы
фунтов (avdp) × 0.453592 = килограмм
л.с. × 0,745700 =
мм × 0,0393701 =
метров × 3,28084 = футов
метров × 1.09361 =
км × 0,621371 = мили (статут)
квадратных сантиметров × 0,155000 = квадратные дюймы
квадратных метров × 10.7639 =
квадратных метров × 1.19599 =
га × 2.47105 =
см × 0,06 10237 = кубические дюймы
куб.м × 35,3147 =
куб.м × 1.30795 =
литров × 1.05669 = кварты (жидкость)
куб.м × 264.172 =
грамм × 0,0352740 = унции (avdp)
кг × 2.20462 = фунты (avdp)
киловатт × 1,34 102 =

Редакторы Encyclopaedia Britannica. Последней редакцией и обновлением этой статьи был Эрик Грегерсен, старший редактор.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

  • измерительная система: Международная система единиц

    Подобно тому, как первоначальная концепция метрической системы выросла из проблем, с которыми ученые столкнулись при работе со средневековой системой, так и новая система выросла из проблем, с которыми столкнулось значительно увеличившееся научное сообщество в процессе распространения…

  • Принципы физических наук: Законы движения

    Таким образом, в Международной системе единиц (СИ), в которой единицами измерения являются стандартный килограмм, стандартный метр и стандартная секунда, сила величины единицы — это сила, которая, приложенная к массе в один килограмм, вызывает его скорость будет постепенно увеличиваться на один метр в секунду…

  • механика: единицы и размеры

    … единицы измерения обозначены в Международной системе единиц (Système International d’Unités), или сокращенно SI.Они основаны на метрической системе, впервые официально принятой Францией в 1795 году. Другие единицы, такие как британская инженерная система, все еще используются в некоторых местах, но это…

Что такое единицы? — Определение, факты и примеры

Unit

Единицы измерения — это инструменты для измерения и сравнения разных вещей. Сравнение становится простым, когда все единицы измерения одинаковы.Различные агрегаты можно классифицировать в зависимости от их использования. Некоторые из единиц можно классифицировать как:

Единицы измерения длины

Единицы измерения длины — миллиметр (мм), сантиметр (см), метр (м) и километр (км).

мм и см

Факт:

1 см = 10 мм

Преобразование:

см → мм: умножить на 10

мм → см: разделить на 10

см и

м

Факт:

1 м = 100 см

Преобразование:

м → см: умножить на 100

c → мм: разделить на 100

м и

км

Факт:

1 км = 1000 м

Преобразование:

км → м: умножить на 1000

mk → m: разделить на 1000

Единицы измерения веса

Единицы измерения веса — килограмм (кг) и грамм (г).

кг и

г.

Факт:

1 кг = 1000 г

Преобразование:

кг → г: умножить на 1000

г → кг: разделить на 1000

Единицы измерения объема

Единицы измерения объема — миллилитр (мл) и литр (л).

мл и

л

Факт:

1 л = 1000 мл

Преобразование:

л → мл: умножить на 1000

мл → L: разделить на 1000

Примеры преобразования:

Пример 1: Выполните следующие преобразования.

(i) 400 см в метров.

Решение: мы знаем, что для преобразования сантиметров в метр мы делим на 100.

Следовательно, 400 см = 400 ÷ 100 = 4 м

(ii) 3 кг в граммах.

Решение: мы знаем, что для перевода килограммов в граммы мы умножаем их на 1000.

Следовательно, 3 кг = 3 × 1000 = 3000 г

(iii) 1,5 л в мл

Решение: мы знаем, что для перевода литров в миллилитры мы умножаем на 1000.

Следовательно, 1.5 л = 1,5 × 1000 = 1500 мл

Пример 3: Люси, Ева и Рагнар сравнивают свой рост. Люси говорит, что ее рост составляет 1 метр, Ева говорит, что ее рост составляет 900 мм, а Рагнар говорит, что его рост составляет 97 см. Кто самый высокий и самый низкий по росту человек?

Решение:

Рост Люси = 1 м

Высота Евы = 900 мм

Высота Рагнара = 97 см.

Чтобы сравнить их высоту, нам нужно преобразовать их в одну единицу.

Рост Люси = 1 м = 1 × 100 = 100 см

Высота Евы = 900 мм = 900 ÷ 10 = 90 см

Высота Рагнара = 97 см

Очевидно, Люси самая высокая, а Ева самая низкая из всех троих.

Интересный факт —

  • Древние люди не использовали единицы измерения длины. Скорее, они использовали свою руку, чтобы измерить длину, которая теперь известна как «размах руки».

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.