Имало е и все още има много различни системи за измерване в света. Те служат, за да позволят на хората да обменят различна информация, например при извършване на транзакции, предписване на лекарства или разработване на насоки за използване на технологиите. За да се избегне объркване, беше разработена Международната система за измерване на физически величини.
Какво е система за измерване на физически величини?
Такава концепция като система от единици физически величини или просто системата SI често може да се намери не само в училищните уроци по физика и химия, но и в ежедневието. В съвременния свят хората повече от всякога се нуждаят от определена информация – например време, тегло, обем – за да бъде изразена по най-обективен и структуриран начин. Именно за това беше създадена единна измервателна система - набор от официално приети мерни единици, препоръчани за използване в ежедневието инаука.
Какви системи за измерване са съществували преди появата на системата SI
Разбира се, необходимостта от мерки винаги е съществувала в човек, но по правило тези мерки не са били официални, те са били определяни чрез импровизирани материали. Това означава, че те нямат стандарт и могат да се различават от случай до случай.
Ярък пример е системата от мерки за дължина, приета в Русия. Пяд, лакът, аршин, сажен - всички тези единици първоначално са били вързани за части на тялото - дланта, предмишницата, разстоянието между изпънати ръце. Разбира се, в резултат на това крайните измервания бяха неточни. Впоследствие държавата положи усилия да стандартизира тази система за измерване, но тя все още остава несъвършена.
Други страни имаха свои собствени системи за измерване на физически величини. Например в Европа английската система от мерки беше разпространена - футове, инчове, мили и т.н.
Защо ни е необходима системата SI?
През XVIII-XIX век се активизира процесът на глобализация. Все повече страни започват да установяват международни контакти. Освен това научната и технологичната революция достигна своя апогей. Учени от цял свят не можеха ефективно да споделят резултатите от своите научни изследвания поради факта, че са използвали различни системи за измерване на физически величини. До голяма степен поради подобни нарушения на връзките в световната научна общност много физични и химични закони бяха „открити“няколко пъти от различни учени, което силно затрудни развитието на науката и технологиите..
По този начин имаше нужда от унифицирана система за измерване на физически единици, която не само да позволи на учените от цял свят да сравняват резултатите от своята работа, но и да оптимизира процеса на световната търговия..
История на международната система за измерване
За да се структурират физически величини и да се измерват физически величини, се наложи една система от единици, еднаква за цялата световна общност. Но да се създаде такава система, която да отговаря на всички изисквания и да бъде най-обективна, е наистина трудна задача. Основата на бъдещата система SI беше метричната система, която стана широко разпространена през 18 век след Френската революция.
Начална точка, от която започва развитието и усъвършенстването на Международната система за измерване на физически величини, може да се счита 22 юни 1799 г. Именно на този ден бяха одобрени първите стандарти - метър и килограм. Те бяха направени от платина.
Въпреки това, Международната система от единици е официално приета едва през 1960 г. на 1-та генерална конференция по мерки и теглилки. Той включваше 6 основни единици за измерване на физически величини: секунда (време), метър (дължина), килограм (маса), келвин (термодинамична температура), ампер (ток), кандела (интензитет на светлината).
През 1964 г. към тях е добавена седма стойност - бенката, която измерва количеството на веществото в химията.
В допълнение, има същопроизводни единици, които могат да бъдат изразени като основни с помощта на прости алгебрични операции.
Основни SI единици
Тъй като основните единици на системата от физически величини трябваше да бъдат възможно най-обективни и да не зависят от външни условия като налягане, температура, разстояние от екватора и други, формулирането на техните дефиниции и стандарти трябваше да да се третира фундаментално.
Нека разгледаме всяка една от основните единици на системата за измерване на физическите величини по-подробно.
Втора. Единицата за време. Това е относително лесно за изразяване количество, тъй като е пряко свързано с периода на въртене на Земята около Слънцето. Секунда е 1/31536000 от година. Има обаче по-сложни начини за измерване на стандартната секунда, свързана с периодите на излъчване на цезиевия атом. Този метод минимизира грешката, която се изисква от настоящото ниво на развитие на науката и технологиите
Метър. Мерна единица за дължина и разстояние. В различни моменти са правени опити да се изрази метърът като част от екватора или с помощта на математическо махало, но всички тези методи не са достатъчно точни, така че крайната стойност може да варира в рамките на милиметри. Такава грешка е критична, така че от дълго време учените търсят по-точни начини за определяне на стандарта на измервателния уред. В момента един метър е дължината на пътя, изминат от светлината за (1/299,792,458) секунди
Килограм. Масова единица. Към днешна дата килограмът е единственото количество, определено чрез реален стандарт, койтосе съхранява в централата на Международното бюро за мерки и теглилки. С течение на времето стандартът леко променя масата си поради процеси на корозия, както и натрупване на прах и други малки частици по повърхността му. Ето защо се планира да изрази стойността му в близко бъдеще чрез фундаментални физически свойства
- Келвин. Мерна единица за термодинамична температура. Келвин е равен на 1/273, 16 от термодинамичната температура на тройната точка на водата. Това е температурата, при която водата е в три състояния едновременно - течно, твърдо и газообразно. Градусите по Целзий се преобразуват в Келвин по формулата: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Единица за сила на тока. Непроменен ток, по време на преминаването на който през два успоредни прави проводника с минимална площ на напречното сечение и безкрайна дължина, разположени на разстояние 1 метър един от друг (сила, равна на 2 10-7възниква на всяка секция от тези проводници H), е равно на 1 ампер.
- Candela. Мерна единица за интензитет на светлината е осветеността на източник в определена посока. Специфична стойност, която рядко се използва на практика. Стойността на единицата се извлича чрез честотата на излъчване и енергийния интензитет на светлината.
- Молец. Единица за количество на дадено вещество. В момента бенката е единица, която е различна за различните химични елементи. Числено е равно на масата на най-малката частица от това вещество. В бъдеще се планира да се изрази точно една мол с числото на Авогадро. За да направите това обаче, е необходимо да се изясни значението на самото число. Авогадро.
SI префикси и какво означават
За удобство на използването на основните единици физически величини в системата SI на практика беше приет списък с универсални префикси, с помощта на които се образуват дробни и множествени единици..
Производни единици
Очевидно има много повече от седем физически величини, което означава, че са необходими и единици, в които трябва да се измерват тези количества. За всяка нова стойност се извежда нова единица, която може да бъде изразена в термините на основните, като се използват най-простите алгебрични операции, като деление или умножение.
Интересно е, че по правило производните единици са кръстени на велики учени или исторически личности. Например, единицата за работа е джаул или единицата за индуктивност е Хенри. Има много производни единици - общо повече от двадесет.
Извънсистемни единици
Въпреки широкото и широко използване на единици от SI системата за физически величини, несистемните мерни единици все още се използват на практика в много индустрии. Например в корабоплаването - морска миля, в бижутата - карат. В ежедневието познаваме такива несистемни единици като дни, проценти, диоптри, литри и много други.
Трябва да се помни, че въпреки познаването им, при решаване на физични или химични проблеми, несистемните единици трябва да се преобразуват в мерни единицифизически величини в системата SI.
