Международная система единиц физических величин
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, обозначаемую сокращенно SI (начальные буквы французского наименования Systeme International dUnites), в русской транскрипции – СИ. На сегодня эта система узаконена более чем в 124 странах мира.
В настоящее время система включает семь основных и ряд производных единиц величин.
В настоящее время применение единиц СИ в России узаконено Конституцией (статья 71) и Законом «Об обеспечении единства измерений» (статья 6). На практике следует руководствоваться единицами физических величин, регламентированными ГОСТ 8.417. В этом стандарте наряду с единицами Международной системы единиц, представлены и другие допущенные к применению единицы, а также приведены правила написания и обозначения единиц, которые следует использовать при представлении данных измерительной информации.
Основными достоинствами СИ являются
универсальность – охват ею всех областей науки и техники;
унификация единиц для всех областей и видов измерений (механических, тепловых, световых, электрических и т.д.), например, применяется единая единица давления – паскаль вместо ряда единиц давления (атмосфера, миллиметр ртутного столба, миллиметр водного столба, бар, пьеза, дина на квадратный сантиметр и другие);
когерентность (связность, согласованность) системы – все производные единицы получаются из уравнений связи между величинами, в которых коэффициенты равны единице;
возможность воспроизведения единиц с высокой точностью в соответствии с их определениями;
упрощение записи уравнений и формул в физике, химии, а также в технических расчетах в связи с отсутствием переводных коэффициентов;
уменьшение числа допускаемых единиц;
единая система образования кратных и дольных единиц, имеющих собственное наименование;
облегчение процесса обучения;
лучшее взаимопонимание при дальнейшем развитии научно-технических и экономических связей между странами.
Основные единицы си
Основной единицей величины называется единица основной физической величины, т.е. величины, которая условно принята в качестве независимой от других величин системы.
При выборе основных единиц СИ исходили из того, чтобы:
1) охватить системой все области науки и техники;
2) создать основу образования производных единиц для различных физических величин;
3) принять удобные для практики размеры основных единиц, уже получивших широкое распространение;
4) выбрать единицы таких величин, воспроизведение которых с помощью эталонов возможно с наибольшей точностью.
Основные единицы СИ с указанием сокращенных обозначений русскими и латинскими буквами приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1.
Основные единицы СИ
Величина |
Единица измерения |
Сокращенное обозначение единицы |
Размерность |
|
русское |
международное |
|||
Длина |
метр |
м |
m |
L |
Масса |
килограмм |
кг |
kg |
M |
Время |
секунда |
с |
s |
T |
Сила электрического тока |
ампер |
А |
А |
I |
Термодинамическая температура |
кельвин |
К |
К |
Ө |
Сила света |
кандела |
кд |
cd |
J |
Количество вещества |
моль |
моль |
mol |
N |
Определения основных единиц, соответствующие решениям Генеральной конференции по мерам и весам, следующие.
Метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды.
Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.
Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2×10–7 Н.
Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0.012 кг.
Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540×1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
Три первые единицы СИ (метр, килограмм и секунда) позволяют образовать производные единицы для измерения механических и акустических величин. При добавлении к ним единицы температуры (кельвина) можно образовать производные единицы для измерений тепловых величин.
Метр, килограмм, секунда и ампер служат основой для образования производных единиц в области электрических, магнитных измерений и измерений ионизирующих излучений, а моль используют для образования единиц в области физико-химических измерений.