страница - 40
ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ИХ ЭТАЛОНЫ
129
из основных и производных физических величин. Основные выбираются по соглашению и принимаются условно независимыми от других величин этой системы. Производные величины определяются через основные. При этом размерность физической величины представляет собой выражение, отражающее связь производной величины с основными при коэффициенте пропорциональности равном 1.
Размерность любой физической величины представляет собой произведение возведенных в степень размерностей первичных величин. Конкретные практические ситуации обычно ограничиваются использованием трех основных единиц системы. Тогда размерность любой величины
[Q] = [Mf.[Lf.[T]\
Это основная формула размерности (в данном случае для трех основных единиц).
Переход от одной системы единиц к другой должен быть таким, чтобы обеспечивались два условия:
1)размерности новых основных единиц должны быть независимыми функциями размерностей основных единиц начальной системы;
2)размерности основных единиц начальной системы единственным образом могут быть выражены через размерности основных единиц новой системы, то есть обратное преобразование единственно.
Предположим, что необходимо перейти к новой системе, где размерности основных единиц
м Ы; м
Тогда размерности [р\], [р2]и [Рз] °У~ дут соответственно равны:
[Pl] = [Mf-[Lfl .[7f,
[p2] = [Mf.[Lf.[Tf,
[p3] = [Mf-[Lf-[Tf при условии, что
M-i | h | ||
и3 | х3 | Т3 |
Производные единицы, имеющие специальные наименования, представлены в табл. 1.13.1.
Последовательность значений, присвоенная последовательности одноименных физических величин различного размера в соответствии с правилами, принятыми по соглашению, называют шкалой физической величины. Единица физической величины - это физичес-
кая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1. Совокупность основных и производных единиц, относящаяся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами, образует систему единиц физических величин.
СИ - международная система единиц с основными единицами: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль; дополнительными - радиан, стерадиан и неограниченным числом производных единиц. К основным относятся единицы физических величин длины, массы, времени, силы электрического тока, термодинамической температуры, силы света и количества вещества. К дополнительным относятся единицы плоского и телесного углов.
Наиболее предпочтительной и рекомендуемой для использования в технике является система СИ. Все основные единицы этой системы имеют первичные эталоны, представляющие собой средства измерений (комплексы средств измерений), обеспечивающие воспроизведение и хранение единиц физических величин с наивысшей доступной точностью. Первичные эталоны основных единиц воспроизводят единицу в соответствии с ее определением.
1.13.2. ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ИХ ЭТАЛОНЫ
За единицу длины - метр (русское обозначение - м, международное - т) принята (в 1983 году XYIII Генеральной конференцией мер и весов) длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299792458 долю секунды. Государственный первичный эталон для воспроизведения единицы длины - метра как 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р\о и 5d$ атома криптона-86 (определение 1960 г, ГОСТ 8.020-75), воспроизводит его со среднеквадратическим отклонением результата измерения Sq = 5 • 10~9. Для реализации нового определения метра в системе СИ введена вторая константа (первая - это магнитная постоянная ро = 4я • 10~7 Гн/м) - это установленная по соглашению скорость света в вакууме с = 299792458 м/с. Это определение метра повысило точность его воспроизводства до 10"12.
Единица времени - секунда (русское обозначение - с, международное - s) равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Государственный первичный эталон времени и частоты, используя в качестве репера частоты генератор колебаний на атомном водороде, имеет погрешность воспроизведения 3 • ю-12.
1.13.1. Производные единицы, имеющие специальные наименования
Величина | Единица | |||
Наименование | Размерность | Наименование | Обозначение | Выражение через ДР- ед. |
Частота | т-1 | герц | Гц; Hz | S"1 |
Сила, вес | LMT-2 | ньютон | Н, N | m • kg • s"2 |
Давление, механическое напряжение, модуль упругости | L 1MT"2 | паскаль | Па; Ра | ш"1 • kg • s-2 |
Энергия, работа, количество теплоты | L2MT-2 | джоуль | Дж; J | m2 • kg • s2 |
Мощность, поток энергии | L2MT~3 | ватт | Вт; W | m2 • kg • s3 |
Количество электричества (электрический заряд) | TI | кулон | Кл; С | s • A |
Электрическое напряжение, электрический потенциал, разность электрических потенциалов, электродвижущая сила | L2MT-3i-i | вольт | В, V | m2 • kg • s"3 • A"1 |
Электрическая емкость | L2M1T4I2 | фарад | Ф, F | m-kg1 • s4 • A2 |
Электрическое сопротивление | L2MT"3I-2 | ом | Ом; Q | m2 • kg • s-3 • A2 |
Электрическая проводимость | L*2M 1T3I2 | сименс | См; S | m-2<Kg-l . s3 • A2 |
Поток магнитной индукции, магнитный поток | L2MT-3!-l | вебер | Вб, Wb | m2 • kg • s2 • A1 |
Плотность магнитного потока, магнитная индукция | MT~2I 1 | тесла | Тл; Т | kg • s2 • A"1 |
Индуктивность, взаимная индуктивность | L2MT"2P2 | генри | Гн; Н | m2 • kg • s2 • A-2 |
Световой поток | J | люмен | лм; 1ш | cd • sr |
Освещенность | L-2 J | люкс | лк; 1х | m2 • cd ♦ sr |
Активность нуклида в радиоактивном источнике | T-i | беккерель | Бк; Bg | |
Поглощенная доза излучения, керма, показатель поглощенной дозы излучения | L2T-2 | грей | Гр; Gy | m2 • s-2 |
ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ИХ ЭТАЛОНЫ
131
Единица массы - килограмм (русское обозначение - кг, международное - kg) равен массе международного прототипа килограмма. Погрешность воспроизведения единицы государственным первичным эталоном - 3 • Ю-8. Государственный первичный эталон массы состоит из копии международного прототипа килограмма (прототип N 12), эталонных весов на 1 кг N 1 и N 2, служащих для передачи единицы массы от прототипа N 12 эталонам-копиям и от эталонов-копий рабочим эталонам.
Единица термодинамической температуры
- Кельвин (русское обозначение - К, международное - К) равен 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Погрешность воспроизведения с помощью государственного первичного эталона 0,0001 К (0,0001°С). Установлено равенство единиц 1°С= 1К. Соотношение между температурой Кельвина и Цельсия: t°C = Т[К] - 273[К].
Международная практическая температурная шкала (МПТШ-68) основана на 12 воспроизводимых равновесных температурных состояниях - определяющих точках. В интервалах между определяющими точками значения температуры основываются на показаниях эталонных термометров и рассчитываются по предписанным интерполяционным формулам, устанавливающим связь между показаниями эталонных приборов и МПТШ-68.
В качестве эталонного термометра в области от 13,81 до 903,89 К принят платиновый термометр сопротивления. Эта область разбита на 5 подобластей, для каждой из которых определены формулы интерполяции в виде полиномов 4-й степени. В области от 903,89 до 1337,58 К эталонным термометром является термопара с электродами из платины и плати -нородия, содержащего 10% родия. Выше 1337,58 К Международная практическая температура определяется спектральным термометром в соответствии с законом излучения Планка:
Lx (*> тб*) *Мс/( тб* (Аи))) -1 LifaTaiAu)) ехр(с/(Х,Г68)) -1
где с = 0,014388 м»К; Lx(XyT) - спектральная плотность излучения черного тела при длине волны X и подлежащей измерению температуре Tg; Lx(X,T(Au)) " спектральная плотность черного тела при исходной температуре T(fo(Au) = 1337,58 К (точка затвердевания золота) при той же длине волны X.
Область температур ниже 13,81 К (тройной точки водорода) в МПТШ-68 не определена.
Единица силы электрического тока - ампер (русское обозначение - А, международное-А) равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 • 10"7 Н. Государственный первичный эталон воспроизводит единицу с погрешностью 0,001%, измеряя взаимодействие с помощью токовых весов.
Единица силы света - кандела (русское обозначение - кд, международное - cd) равна силе света, испускаемого с поверхности площадью 1/600000 м2 полного излучателя в перпендикулярном направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па. Единица воспроизводится при помощи излучателя -цилиндрической трубы из окиси тория, открытой с одной стороны и помещенной в расплавленную платину. Погрешность воспроизведения 0,5%.
Единица количества вещества - моль (русское обозначение - моль, международное -mol) равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.
Единица плоского угла - радиан (русское обозначение - рад, международное - rad) равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу. Государственный эталон воспроизводит углы в диапазоне 0 - 360° и состоит из набора многогранных призм и автоматизированной измерительной системы, которая служит для наведения на изображение марок двух автоколлиматоров и измерения разности смещения этих марок, пропорциональной углу между гранями многогранной призмы. Погрешность воспроизведения единицы: среднее квадратическое отклонение Sq = 0,01м и ненсключенная систематическая 0Q = 0,02". При значении измеряемого угла 10м абсолютная погрешность А = 0,008.
Для специальных задач измерений созданы государственные специальные эталоны. В линейных измерениях специальными областями являются измерения параметров шероховатости поверхности и отклонений формы. Для метрологического обеспечения этих измерений созданы государственные специальные эталоны единицы длины.
Государственный специальный эталон единицы длины в области измерения Лщах (наибольшая высота профиля неровностей -расстояние между линией выступов и линией впадин профиля неровностей) и Rz (высота неровностей профиля по десяти точкам - сум1
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]