Международная система единиц SI

Наличие ряда систем единиц измерения физических величин и большое число внесистемных единиц, неудобства, возникающие на практике в связи с пересчетами при переходе от одной системы в другой, вызвали необходимость создания единой универсальной системы единиц, которая охватывала бы все отрасли науки и техники и была бы принята в международном масштабе.

В 1948 г. на IX Генеральной конференции по мерам и весам поступили предложения принять для международных сношений единую практическую систему единиц. В качестве основных единиц рекомендовались: метр, килограмм (единица массы), секунда и одна из электрических единиц.

Исходя из этих предложений, Международным комитетом мер и весов был произведен официальный опрос мнений научных, тех­нических и педагогических кругов всех стран и на основе получен­ных ответов составлены рекомендации по установлению единой практической системы единиц измерений.

X Генеральная конференция (1954 г.) приняла в качестве основных единиц новой системы следующие: длина — метр; масса — килограмм; время — секунда; сила тока — ампер; температура термодинамическая — градус Кельвина*, сила света — кандела.

После X Генеральной конференции Международный комитет мер и весов подготовил список производных единиц новой системы и предложил назвать ее Международной системой единиц.

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам окончательно приняла новую систему, присвоив ей наименование Международная система единиц (System International) с сокращенным обозначением «SI», в русской транскрипции «СИ».

Принятие Международной системы единиц послужило стимулом для перехода на метрические единицы ряда стран, до последнего времени сохранявших национальные единицы (Англия, Канада, США и др.).

В 1963 г. в СССР был введен ГОСТ 9867—61 «Международная система единиц», согласно которому СИ была признана предпочтительной. Наряду с этим в СССР действовало восемь государственных стандартов на единицы. В настоящее время введен в действие Госстандартом единый государственный стандарт — ГОСТ8.417—81 «ГСИ. Единицы физических величин», охватывающий все отрасли науки и техники и основанный на Международной системе единиц.

Международная система единиц физических величин является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени.

Потребность в единой Международной системе единиц настолько велика, а преимущества ее настолько убедительны, что эта система за короткое время получила широкое международное признание и распространение.

Международная организация по стандартизации (ИСО) приняла в своих рекомендациях единицы Международную систему единиц.

Организация объединенных наций по образованию, науке и культуре (ЮНЕСКО) призвала все страны — члены организации — принять Международную систему единиц.

Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) рекомендовала государствам — членам организации ввести Международную систему единиц в законодательном порядке и градуировать в единицах СИ все измерительные приборы.

Международная система единиц вошла в рекомендации по единицам Международного союза чистой и прикладной физики, Международной электротехнической комиссии, Международного газового союза и других международных организаций.

* В настоящее время наименование основной единицы термодинамической температуры изменено: вместо «градус Кельвина» — кельвин.

Итак, когерентная, или согласованная Международная система единиц физических величин (СИ) принята в 1960 г. ХI Генеральной конференцией по мерам и весам. По этой системе предусмотрено семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль) и две дополнительные (для плоского угла радиан и для телесного угла — стерадиан). Все остальные физические величины могут быть получены как производные основных. Основные и дополнительные единицы системы SI приведены в табл 2.1.

Таблица 2.1. Основные и дополнительные единицы системы SI

Величина	Единица
наименование	размерность	наименование	обозначение
международное	русское
Основные
длина	L	Метр	m	м
Масса	М	Килограмм	kg	кг
Время	Т	Секунда	s	с
Сила электрического тока	I	Ампер	А	А
Термодинамическая температура	θ	Кельвин	К	К
Количество вещества	N	Моль	mol	моль
Сила света	J	Кандела	сd	кд
Дополнительные
Плоский угол		Радиан	гаd	рад
Телесный угол		Стерадиан	сr	ср

Вкачестве эталона единицы длины утвержден метр, который равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299.792.458 долю секунды.

Эталон единицы массы — килограмм — представляет собой цилиндр из сплава платины (90%) и иридия (10%), у которого диаметр и высота примерно одинаковы (около 30 мм).

За единицу времени принята секунда, равная 9.192.631.770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия - 133.

Эталоном единицы силы тока принят ампер — сила, не изменяющегося во времени электрического тока, который, протекая в вакууме по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади круглого поперечного сечения, расположенным один от другого на расстоянии 1м, создает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия 2·10^-7 Н.

Единицей термодинамической температуры является кельвин, составляющий 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

За эталон количества вещества принят моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода -12 (1 моль углерода имеет массу 2 г, 1 моль кислорода — 32 г, а 1 моль воды 18 г).

Эталон единицы силы света — кандела — представляет собой силу света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Радиан равен углу между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу.

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

Вопрос №5

Измеряемые величины

Измерения являются инструментом познания объектов и явлений окружающего мира. Объектами измерений являются физические объекты и процессы окружающего нас мира. Вся современная физика может быть построена на семи основных величинах, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. К ним относятся: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. С помощью этих и двух дополнительных величин — плоского и телесного углов — введенных исключительно для удобства, образуется все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание свойств физических объектов и явлений

В качестве примера можно указать следующие области и виды измерений:

1. Измерения геометрических величин:

длин;

отклонений формы поверхностей;

параметров сложных поверхностей;

шероховатости;

углов.

2. Измерения механических величин:

массы;

силы;

крутящих моментов;

напряжений и деформаций;

параметров движения;

твердости.

З. Измерения параметров потока, расхода, уровня, объема веществ:

массового и объемного расхода жидкостей в трубопроводах;

расхода газов;

вместимости;

параметров открытых потоков;

уровня жидкости.

4. Измерения давлений, вакуумные измерения:

избыточного давления;

абсолютного давления;

переменного давления;

вакуума.

5. Физико-химические измерения:

вязкости;

плотности;

содержания (концентрации) компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах;

влажности газов, твердых веществ;

электрохимические измерения.

6. Теплофизические и температурные измерения:

температуры;

теплофизических величин.

7. Измерения времени и частоты:

методы и средства воспроизведения и хранения единиц и шкал времени и частоты;

измерения интервалов времени;

измерения частоты периодических процессов;

методы и средства передачи размеров единиц времени и частоты.

8. Измерения электрических и магнитных величин на постоянном и переменном токе:

силы тока, количества электричества, электродвижущей силы, напряжения, мощности и энергии, угла сдвига фаз;

электрического сопротивления, проводимости, емкости, индуктивности и добротности электрических цепей;

параметров магнитных полей;

магнитных характеристик материалов.

9. Радиоэлектронные измерения:

интенсивности сигналов;

параметров формы и спектра сигналов;

параметров трактов с сосредоточенными и распределенными постоянными;

свойств веществ и материалов радиотехническими методами;

10. Измерения акустических величин:

акустические - в воздушной среде и в газах;

акустические - в водной среде;

акустические - в твердых телах;

аудиометрия и измерения уровня шума.

11. Оптические и оптико-физические измерения:

световые;

измерения оптических свойств материалов в видимой области спектра;

энергетических параметров некогерентного оптического излучения;

энергетических параметров пространственного распределения энергии и мощности непрерывного и импульсного лазерного и квазимонохроматического излучения;

спектральных, частотных характеристик, поляризации лазерного излучения;

параметров оптических элементов, оптических характеристик материалов;

характеристик фотоматериалов и оптической плотности.

12. Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант:

дозиметрических характеристик ионизирующих излучений;

спектральных характеристик ионизирующих излучений;

активности радионуклидов;

радиометрических характеристик ионизирующих излучений.

В квалиметрии (разделе метрологии), посвященной измерению качества, не принято деление показателей качества на основные и производные. Здесь выделяются единичные и комплексные показатели качества. При этом единичные относятся к одному из свойств продукции, а комплексные характеризуют сразу несколько из свойств.

Вопрос №6

---

Дата добавления: 2015-08-10