Sok különböző mérési rendszer volt és van a világon. Arra szolgálnak, hogy az emberek különféle információkat cserélhessenek, például tranzakciók lebonyolítása, gyógyszerek felírása vagy technológiahasználati irányelvek kidolgozása során. A félreértések elkerülése érdekében kidolgozták a Fizikai Mennyiségek Nemzetközi Mérési Rendszerét.
Mi az a rendszer a fizikai mennyiségek mérésére?
Az ilyen fogalom, mint a fizikai mennyiségek mértékegységeinek rendszere, vagy egyszerűen csak az SI-rendszer, gyakran nemcsak az iskolai fizika és kémia órákon, hanem a mindennapi életben is megtalálható. A modern világban az embereknek minden eddiginél nagyobb szükségük van bizonyos információkra – például időre, súlyra, térfogatra –, hogy a lehető legobjektívebb és legstrukturáltabb módon fejeződjenek ki. Ennek érdekében jött létre az egységes mérési rendszer - a hivatalosan elfogadott mértékegységek halmaza, amelyet a mindennapi életben való használatra ajánlottak, ill.tudomány.
Milyen mérőrendszerek léteztek az SI rendszer megjelenése előtt
Természetesen az intézkedésigény mindig is megvolt az emberben, azonban ezek az intézkedések általában nem voltak hivatalosak, hanem rögtönzött anyagokon keresztül határozták meg őket. Ez azt jelenti, hogy nem volt szabványuk, és esetenként eltérőek lehetnek.
Egy szemléletes példa az Oroszországban elfogadott hosszmértékrendszer. Fesztáv, könyök, arshin, sazhen - mindezek az egységek eredetileg a testrészekhez voltak kötve - a tenyérhez, alkarhoz, a kinyújtott karok távolságához. Természetesen a végső mérések emiatt pontatlanok voltak. Ezt követően az állam erőfeszítéseket tett ennek a mérési rendszernek a szabványosítására, de az továbbra is tökéletlen maradt.
Más országoknak saját rendszerük volt a fizikai mennyiségek mérésére. Például Európában általános volt az angol mértékrendszer – láb, hüvelyk, mérföld stb.
Miért van szükségünk az SI-rendszerre?
A XVIII-XIX. században a globalizációs folyamat aktívvá vált. Egyre több ország kezdett nemzetközi kapcsolatokat kiépíteni. Ráadásul a tudományos és technológiai forradalom elérte csúcspontját. A világ tudósai nem tudták hatékonyan megosztani tudományos kutatásaik eredményeit, mivel különböző rendszereket használtak a fizikai mennyiségek mérésére. Nagyrészt a világ tudományos közösségén belüli kapcsolatok ilyen megsértése miatt számos fizikai és kémiai törvényt „fedeztek fel” különböző tudósok többször is, ami nagymértékben hátráltatta a tudomány és a technológia fejlődését.
Így szükség volt egy egységes fizikai egységek mérési rendszerére, amely nemcsak a világ tudósai számára teszi lehetővé munkájuk eredményeinek összehasonlítását, hanem optimalizálja a világkereskedelem folyamatát is.
A nemzetközi mérési rendszer története
A fizikai mennyiségek strukturálásához és a fizikai mennyiségek méréséhez egy, az egész világközösség számára azonos mértékegységrendszer vált szükségessé. Egy ilyen rendszer létrehozása azonban, amely minden követelménynek megfelel, és a legobjektívebb, valóban nehéz feladat. A leendő SI rendszer alapja a metrikus rendszer volt, amely a francia forradalom után a 18. században terjedt el.
A kiindulópontnak, ahonnan a fizikai mennyiségek nemzetközi mérésére szolgáló rendszer kidolgozása és továbbfejlesztése elkezdődött, 1799. június 22-ét tekinthetjük. Ezen a napon hagyták jóvá az első szabványokat - a mérőt és a kilogrammot. Platinából készültek.
Ennek ellenére a Nemzetközi Mértékegységrendszert hivatalosan csak 1960-ban, az I. Általános Súly- és Mértékkonferencián fogadták el. A fizikai mennyiségek 6 alapvető mértékegységét tartalmazta: másodperc (idő), méter (hossz), kilogramm (tömeg), kelvin (termodinamikai hőmérséklet), amper (áram), kandela (fényintenzitás).
1964-ben hozzáadtak egy hetedik értéket – a mol, ami egy anyag mennyiségét méri a kémiában.
Emellett vannak mégszármaztatott egységek, amelyek egyszerű algebrai műveletek segítségével az alapvető egységekkel fejezhetők ki.
Alapvető SI-egységek
Mivel a fizikai mennyiségek rendszerének alapegységeinek a lehető legobjektívebbnek kellett lenniük, és nem függhetnek olyan külső körülményektől, mint a nyomás, a hőmérséklet, az egyenlítőtől való távolság és mások, definícióik és szabványaik megfogalmazását alapvetően kell kezelni.
Vizsgáljuk meg részletesebben a fizikai mennyiségek mérési rendszerének alapegységeit.
Második. Az idő mértékegysége. Ez viszonylag könnyen kifejezhető mennyiség, mivel közvetlenül összefügg a Föld Nap körüli keringésének időszakával. A másodperc egy év 1/31536000. Vannak azonban bonyolultabb módszerek is a standard másodperc mérésére, amely a céziumatom sugárzási periódusaihoz kapcsolódik. Ez a módszer minimalizálja a hibát, amelyet a tudomány és a technológia jelenlegi fejlettségi szintje megkövetel
Méter. A hosszúság és a távolság mértékegysége. Különböző időpontokban próbálták a mérőt az Egyenlítő részeként vagy matematikai inga segítségével kifejezni, de ezek a módszerek nem voltak elég pontosak, így a végső érték milliméteren belül változhatott. Egy ilyen hiba kritikus, ezért a tudósok régóta keresik a mérő szabványának pontosabb meghatározását. Jelenleg egy méter a fény által megtett út hossza (1/299 792 458) másodpercben
Kilogramm. Tömegegység. A mai napig a kilogramm az egyetlen valódi szabványon keresztül meghatározott mennyiség, amelya Nemzetközi Súly- és Mértékiroda székhelyén őrzik. Idővel a szabvány kissé megváltoztatja tömegét a korróziós folyamatok, valamint a felületén felhalmozódó por és egyéb apró részecskék miatt. Éppen ezért a tervek szerint a közeljövőben az alapvető fizikai tulajdonságokon keresztül fejezi ki értékét
- Kelvin. A termodinamikai hőmérséklet mértékegysége. Kelvin egyenlő a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-ával. Ez az a hőmérséklet, amelyen a víz egyszerre három halmazállapotú - folyékony, szilárd és gáznemű. A Celsius fokokat a következő képlettel számítjuk át Kelvinre: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Az áramerősség mértékegysége. Változatlan áram, amelynek áthaladása során két, egymástól 1 méter távolságra elhelyezkedő, minimális keresztmetszeti területű és végtelen hosszúságú párhuzamos egyenes vezetéken (erő egyenlő 2 10-7keletkezik ezeknek a vezetékeknek minden szakaszán H), egyenlő 1 amperrel.
- Candela. A fényerősség mértékegysége a fényforrás fényereje egy adott irányban. Egy konkrét érték, amelyet a gyakorlatban ritkán használnak. Az egység értéke a sugárzás frekvenciáján és a fény energiaintenzitásán keresztül adódik.
- Moth. Egy anyag mennyiségi egysége. Jelenleg a vakond egy olyan egység, amely a különböző kémiai elemeknél eltérő. Számszerűen megegyezik ennek az anyagnak a legkisebb részecskéjének tömegével. A jövőben pontosan egy anyajegyet terveznek kifejezni Avogadro számával. Ehhez azonban magának a számnak a jelentését kell tisztázni. Avogadro.
SI előtagok és mit jelentenek
A fizikai mennyiségek alapegységeinek SI-rendszerben való használatának kényelme érdekében a gyakorlatban az univerzális előtagok listáját fogadták el, amelyek segítségével tört- és többszörös egységeket képeznek.
Származtatott egységek
Nyilvánvalóan hétnél jóval több fizikai mennyiség létezik, ami azt jelenti, hogy olyan mértékegységekre is szükség van, amelyekben ezeket a mennyiségeket mérni kell. Minden új értékhez egy új mértékegység származik, amelyet a legegyszerűbb algebrai műveletekkel, például osztással vagy szorzással fejezhetünk ki az alapértékekkel.
Érdekes, hogy a származtatott egységeket rendszerint nagy tudósokról vagy történelmi személyiségekről nevezték el. Például a munka mértékegysége a Joule vagy az induktivitás mértékegysége Henry. Sok származtatott egység létezik – összesen több mint húsz.
Rendszeren kívüli egységek
A fizikai mennyiségek SI rendszerének mértékegységeinek széles körben elterjedt és elterjedt használata ellenére számos iparágban a gyakorlatban még mindig használják a nem rendszerszintű mértékegységeket. Például a hajózásban - egy tengeri mérföld, az ékszerekben - egy karát. A mindennapi életben ismerünk olyan nem rendszerszintű mértékegységeket, mint a napok, százalékok, dioptriák, literek és még sok más.
Ne felejtsük el, hogy ismertségük ellenére fizikai vagy kémiai problémák megoldása során a nem rendszerszintű mértékegységeket mértékegységekké kell váltanifizikai mennyiségek az SI rendszerben.
