Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация и сертификация. Учебно-методическое пособие
.pdf
21
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.
Название единицы силы света происходит от латинского candela – свеча.
Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе, поэтому
раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название
является устаревшим и не используется.
В связи с этим кандела определяется путем косвенных измерений и,
следовательно, является производной физической величиной, формально
оставаясь
основной. Остальные световые величины – производные и
выражаются через введенные ранее физические величины.
Последняя, седьмая, основная единица системы СИ – моль – была
дополнительно введена в систему спустя 11 лет после введения первых шести
единиц на XIV Генеральной конференции по мерам и весам в 1971 г.
Моль – количество вещества системы, содержащей столько
же
структурных элементов, сколько содержится в углероде-12 массой 0,0012 кг.
При применении моля структурные элементы должны быть
специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и
другими частицами или группами частиц.
Введение этой единицы было встречено научной общественностью очень
неоднозначно. Дело в том, что при введении моля был допущен ряд
отступлений от принципов образования систем единиц физических величин.
Во-первых
, не было дано четкого и однозначного определения
основополагающего понятия "количество вещества". Под количеством
вещества можно понимать как массу того или иного вещества, так и количество
структурных единиц, содержащихся в данном веществе.
22
Во-вторых, из определения основной единицы неясно, каким образом
возможно получение объективно количественной информации о физической
величине при помощи измерений.
В этой связи возникает вопрос о функции, выполняемой молем среди
основных единиц СИ. Любая основная единица СИ призвана осуществлять две
функции: во-первых, участвовать в воспроизведении производных единиц,
которые определены
через данную основную; во-вторых, воспроизводиться
сама с высокой точностью с помощью эталонов.
1. Воспроизведенная в виде эталона, она обеспечивает единство
измерений не только собственной физической величины, но и всех
производных величин, в формировании размерности которых она участвует. С
формальных позиций при образовании удельных величин моль входит в их
размерность. Тем
не менее удельную величину не следует отождествлять с
производной физической величиной.
Удельные величины отличаются от соответствующих физических
величин только количественно. Они представляют тот же качественный аспект
измеряемого свойства, только отнесенный либо к единице массы, либо к
единице объема, либо в рассматриваемом случае – к молю. Отсюда следует, что
моль не
выполняет одну из самых главных функций основной единицы
физической величины.
2. Не выполняет моль и функций обеспечения единства измерений
количества вещества. В большинстве публикаций подчеркивается, что моль
является расчетной единицей и эталона для его воспроизведения не
существует. Нет также ни одного метода и средства, предназначенного для
измерения моля в соответствии с
его определением. Все это свидетельствует о
том, что следует ожидать исключения моля из числа основных единиц
физических величин.
Итак, в системе СИ семь основных единиц, обозначения которых приведены
в табл. 1.
23
Таблица 1
Величина
Единица
Размерность
Наимено-
вание
Обозначение
между-
народное
русское
Длина метр
m
м
Масса
килограмм
kg
кг
Время секунда
s
с
Электрический ток (сила электрического тока)
ампер А
А
Термодинамическая температура
кельвин
К
К
Количество вещества
моль
mol
моль
Сила света
кандела
cd
кд
Величина
Единица
Размер-
ность
Обозначение
междуна-
родное
русское
Площадь квадратный метр
m
м
Объем, вместимость
кубический метр
m
м
Основные единицы СИ
Наименование
Рассмотрим производные единицы.
Производные единицы СИ образуют по правилам образования
когерентных производных единиц СИ.
Приведем примеры производных единиц СИ, наименования и
обозначения которых образованы с использованием наименований и
обозначений основных единиц СИ (табл. 2).
Таблица 2
Примеры производных единиц СИ, наименования и обозначения которых
образованы с использованием наименований и обозначений
основных
единиц СИ
Наименование
Наименование
24
Окончание табл. 2
Величина
Единица
Наименование
Размер-
ность
Наименование
Обозначение
междуна-
родное
русское
Скорость метр в секунду
m/s
м/с
Ускорение
метр на секунду в
квадрате
Волновое число
метр в минус первой
степени
м
Плотность
килограмм на кубический
метр
Удельный объем
кубический метр на
килограмм
/kg м/кг
Плотность электрического
тока
ампер на квадратный
метр
Напряженность магнитного
поля
ампер на метр
А/m
А/м
Молярная концентрация
компонента
моль на кубический метр
моль/м
Яркость
кандела на квадратный
метр
Величина Единица
Наименование
Размер-
ность
Наименование
Обозначение
Выражение
через
основ
ные и
производные
единицы СИ
между-
народное
русское
Плоский угол
радиан
rad
рад
m·m = 1
Телесный угол
стерадиан
sr
cp
m ·m = 1
m/s
m
kg/m
m
А/m
mol/m
cd/m
Приведем примеры производных единиц СИ, имеющие специальные
наименования и обозначения (табл. 3).
Производные единицы СИ, имеющие специальные наименования
и обозначения
м/с
кг/м
А/м
кд/м
Таблица 3
25
Продолжение табл. 3
Наименование
Размер-
ность
Наименование
Выражение
через основные
и производные
единицы СИ
между-
народное
русское
Частота герц
Hz
Гц
s
Сила ньютон
N
H
m·kg·s
Давление паскаль
Pa
Па
m ·kg·s
Энергия, работа, количество теплоты
Дж
Мощность ватт
W
Вт
m ·kg·s
Электрический заряд,
количество
электричества
Кл
Электрическое
напряжени
эле
потенциал, разность
электр
потенци
электродвижущая
сила
m
·A
Электрическая
емкость
m
·A
Электрическое
сопротивление
Ом
m
·A
Электрическая
проводимость
См
m
·A
Поток магнитной индукции, магнитный
поток
Wb Вб
m
·A
Плотность
магнитн
го потока,
магнитная индукция
Тл
Величина
е,
ктрический
ических
алов,
Единица
Обозначение
джоуль J
кулон С
вольт
m ·kg·s
s·A
V
В
·kg·s
о
фарад
ом
сименс S
вебер
тесла
F
T
Ф
·kg ·s
·kg·s
·kg ·s
·kg·s
kg·s ·A
26
Окончание табл. 3
Наименование
Размер-
ность
Наименование
Выражение
через основные
и производные
единицы СИ
между-
народное
русское
Индуктивность,
вз
индуктивность
H
Гн
m
Температура Цельсия
градус Цельсия
°C
К
Световой поток
люмен
lm
лм
cd·sr
Освещенность
люкс
lx
лк
m ·cd·sг
1. В табл. 3 включены единица плоского угла (радиан) и единица телесного угла
(стерад
на XI ГКМВ (Резолюция 12)
входило три класса единиц: основные, производные и дополнительные (радиан и стерадиан).
ГКМВ классифицировала единицы
как "дополнительные, оставив открытым
вопрос о том, являются они основными единицами или производными". В целях устранения
дв
смысленного положения этих единиц Международный комитет мер и весов в 1980 г.
(Рекомендация 1) решил интерпретировать класс дополнительных единиц СИ как класс
безразмерных прои
рытой возможность
применения или неприменения их в выражениях для производных единиц СИ. В 1995 г.
XX ГКМВ (Резолюция 8) постановила исключить класс дополнительных единиц в СИ, а радиан и
стерадиан считать безразмерн
диницами СИ (имеющими специальные
наименования и обозначения), которые могут быть использованы или не использованы в
выражениях для других производных ед
3. Единица катал введена в соответствии с резолюцией 12 XXI ГКМВ.
Величина
аимная
Примечания
иан).
2. В Международную систему единиц при ее принятии в 1960 г.
у
радиан и стерадиан
генри
Единица
Обозначение
°C
·kg·s ·A
зводных единиц, для которых ГКМВ оставляет отк
Внесистемные единицы по отношению к единицам СИ разделяют на
четыре вида:
1) допускаемые наравне с единицами СИ (например: единица массы –
тонна; единицы времени – минута, час, сутки; единицы плоского угла – градус,
минута, секунда; единица объема – литр и др.);
ыми производными е
иниц СИ (по необходимости).
27
2) допускаемые к применению в специальных областях (например:
Наиме-
нование
личины
Единица
Наиме-
нование
Обозначение
Соотношение с
Область
пр
имене
ния
между-
народное
русское
Масса
тонна t т
1·10 kg
Все области
атомная
единица
массы
е. м.
1,6605402·10
(приблизительно)
Атомная
физика
Время минута
сутки
d
мин
сут
60s
3600
s
86400
Все области
Объем,
вм
ести-
мость
1·10
-3 m3
Все области
астрономическая единица, парсек, световой год – единицы длины в
астрономии; диоптрия – единица оптической силы в оптике; электрон-вольт –
единица энергии в физике и т. д.);
3) временно допускаемые к применению наравне с единицами СИ
(например: морская миля – в морской навигации; карат —
единица массы в
ювелирном деле и др.).
Эти единицы должны изыматься из употребления в соответствии с
международными соглашениями;
4) изъятые из употребления (например: миллиметр ртутного столба –
единица давления; лошадиная сила – единица мощности и некоторые другие).
Внесистемные единицы, указанные в табл. 4, допускаются к применению
без ограничения срока наравне с
единицами СИ.
Таблица 4
Внесистемные единицы, допустимые к применению
наравне с единицами СИ
ве
час
литр
u а.
min
h
l л
единицей СИ
kg
ч
28
Продолжение табл. 4
Наиме-
нование
личины
Единица
Наиме-
нование
Обозначение
Соотношение с
ницей СИ
Область
пр
имене
ния
между-
народное
русское
Плоский
угол
градус
(
= 1,745329...·10 rad
Все области
минута
(
= 2,908882...·10 rad
секунда
(
= 4,848137...·10 rad
град (гон)
град
(
= 1,57080...·10 rad
Геодезия
Длина
строно-
мическая
единица
а. е.
1,49598·10
11
m
(пр
иблизительно)
Астрономия
световой
год
св. год
9,4605·10
15
m
(приблизительно)
парсек
3,085
(приблизительно)
Оптическая
сила
диоптрия
дптр
1·m
Оптика
Площадь
гектар
1·10
Сельское
и
лесное
хозяйство
Энергия
электрон-
вольт
эВ
1,60218·10
(приблизительно)
Физика
киловатт-
kW·h
кВт·ч
3,6·10
Для
счетчиков
электри
-
ческой
энергии
Полная
мощность
вольт-ампер
Электро
-
техника
Реактивная
мощность
Электро
-
техника
ве
а
...° ...°
...’ ...’
..."
gon
ua
ly
pc пк
-
ha га
eV
..."
еди
/180) rad =
/10800) rad =
/648000) rad =
/200) rad =
7·10 m
m
J
час
вар
V·A
var
J
В·А
вар
29
Окончание табл. 4
Наиме-
нование
личины
Единица
Наиме-
нование
Обозначение
Соотношение с
ницей СИ
Область
пр
имене
ния
между-
народное
русское
Электрический заряд, количество
эле
чества
ампер-час
А·ч
3,6·10
Электро
техника
Примечания
1. Наименования и обозначения единиц времени (минута, час, сутки), плоского угла (градус,
минута, секунда), астрономической единицы, диоптрии и атомной единицы массы не
допу
2. Допускается также применять другие единицы, получившие широкое распространение,
например неделя, месяц, год, век, тысячелетие.
3. Обозначения единиц плоского угла пишут над строкой.
Единица
ние
Обозначение
Значение
между-
народное
русское
1. Относительная величина
(безразмерное отношение фи-
зической величины к одноименной физической величине,
принимаемой за исходную):
КПД; относительное удлинение; относительная плотность;
деформация и т. п.
единица
1
процент
%
%
1·10
‰
‰
миллионная доля
млн
ве
A·h
ктри-
скается применять с приставками.
еди
С
-
Без ограничения срока допускается применять единицы относительных и
логарифмических величин. Некоторые относительные и логарифмические
величины и их единицы указаны в табл. 5.
Таблица 5
Некоторые относительные и логарифмические величины и их единицы
Наименование величины
Наименова
1
промилле
ррm
1
1·10
1·10
30
Наименование величины
Единица
ние
Обозначение
Значение
между-
народное
русское
2. Логарифмическая величина
(логарифм безразмерного от-
ношения физической величины к одноименной физической
величине, принимаемой за
исходную): уровень звукового
давления; усиление, ослабление и т.
Б
1
B = lg (P2/P1)
при
P2 = 10P
1
1
B = 2 1g(F2/
F1)
при
F2 = √10 F
1
дБ
3. Логарифмическая величина
(логарифм безразмерного
отношения физической величины к одноименной физической величине, принимаемой
за исходную): частотный
интервал
окт 1 октава равна
l
g2(f2/ f1)
при f2/ f1 = 2;
дек 1 декада равна
lg(f2/ f1)
при
f2/ f1 = 10, где
f1, f2 – частоты
4. Логарифмическая величина
(натуральный логарифм без-
размерного отношения физической величины к одноименной физической величине,
принимаемой за исходную)
Np
Нп 1 Np =
= 0,8686 ... В
1 Np =
= 8,686 ... dB
одноименные энергетические величины (мощность, энергия, плотность
энергии и т.
дноименные "силовые" величины (напряжение, сила тока,
напряже
2. При выражении в логарифмических единицах разности уровней мощностей или
амплитуд двух сигналов всегда существует квадратичная связь между отношением
мощностей и соответствующим ему отношением амплитуд колебаний, поскольку
параметры сигналов определяют для одной и той же нагрузки
Продолжение табл. 5
Наименова
п.
Примечания
1. P1, P2 –
п.); F1, F2 – о
нность поля и т. п.).
бел
децибел
октава
декада
непер
В
dB
-
-
0,1 В
22
FF
21
ZZ
22
/
FF PP
21 21
.
, т. е.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]