Системы единиц физических величин

Еще до подписания Метрической Конвенции в 1875 году уже шла работа по созданию международной системы единиц:

  • 12 июня 1799 год - два платиновых эталона (метр и килограмм), помещенные в Архив Французской республики, положили начало Десятичной Метрической Системы;
  • 1832 год - Гаусс создал первую когерентную систему единиц для физических наук, введя секунду (из астрономии) и проведя абсолютные измерения магнитного поля, используя «механические» единицы - миллиметр, грамм и секунду;
  • 1874 - Британская Ассоциация по развитию науки на основе предложений в 1860 году Максвелла и Томсона ввела когерентную систему единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда) с приставками для дольных и кратных значений.

После 1875 года события развивались следующим образом.

В 1880 году Британская Ассоциация и Международный Конгресс Электриков (предшественник МЭК) из соображений удобства одобрили совокупность практических единиц (ом, вольт, ампер), а в 1889 году первая Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) утвердила свои международные прототипы метра и килограмма, которые в совокупности с секундой составили МКС (метр, килограмм, секунда). В 1901 году Джорджи предложил к МКС добавить ампер или ом, но только в 1939 году после тщательных международных обсуждений Консультативный Комитет по единицам предложил систему МКСА (метр, килограмм, секунда, ампер), которая в 1946 году (как МКСА) была принята Международным Комитетом мер и весов (МКМВ).

В 1948 году ГКМВ поручила МКМВ изучить возможность создания полной совокупности правил для единиц измерений путем официального запроса мнений научных, технических и образовательных сфер во всех странах и «разработать рекомендации по созданию практической системы единиц измерений, пригодной для одобрения всеми подписантами Метрической Конвенции». По результатам международного опроса, начатого в 1948 году, ГКМВ ввела ампер, кельвин и канделу в 1954 году, а название Международная Система Единиц (SI) возникло в 1960 году на 11-й ГКМВ (моль как 7-я основная единица присоединилась к SI в 1971 году).

Внедрение SI в нашей стране началось с принятия государственного стандарта ГОСТ 9867-61 «Международная система единиц», установившего предпочтительное применения ее единиц во всех областях науки и техники, а также в высших и средних учебных заведениях.

Однако в 1979 году по решению Бюро Отделения общей физики и астрономии АН СССР была опубликована статья Д.В. Сивухина. В частности, в ней говорилось, что система SI мало используется при написании научных статей и монографий, при проведении научных семинаров, конференций и школ по физике, практически не используется в преподавании теоретической физики. Преподавание даже общей физики в ведущих физических институтах ведется в системе СГС.

Учитывая вышеизложенное, при утверждении государственного стандарта ГОСТ 8.417-81 «ГСП. Единицы физических величин»было установлено, что «стандарт не распространяется на единицы, применяемые в научных исследованиях и при публикациях их результатов, если в них не рассматривают и не используют результаты измерений конкретных физических величин».(рис.5). Однако, сегодня в новой редакции ГОСТ Р 8.417-2002 «ГСИ. Единицы величин» эта норма в разделе «Область применения» уже опущена. СГС оказалась полностью «вне закона». Казалось бы, SI победила окончательно. По крайней мере в России и в рамках СНГ. Но научные открытия физиков подталкивают метрологов к переопределению единиц, к новым реализациям эталонов этих единиц. Да и сами метрологи в рамках фундаментальной метрологии всегда стремились к привязке единиц измерений к фундаментальным физическим константам (ФФК). Все эти особенности теории и практики заставили 21-ю ГКМВ принять решение в 1999 году о переопределении ряда основных единиц физических величин, используя результаты физических исследований и новейшие данные о неопределенности ФФК (таблицы 1-7).

ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ГОСТ 8.417-81

Единицы физических величин гост 8.417-81

Рисунок 5. Единицы физических величин гост 8.417-81

Таблица 1 - Примеры производных единиц СИ,

наименования которых образованы из наименований основных и дополнительных единиц

Величина

Единица

наименование

Обозначение

Площадь

квадратный метр

м2

Объем, вместимость

кубический метр

м3

Скорость

метр в секунду

м/с

Ускорение

метр на секунду в квадрате

м/с2

Угловая скорость

радиан в секунду

рад/с

Угловое ускорение

радиан на секунду в квадрате

рад/с2

Волновое число

метр в минус первой степени

м'1

Плотность

килограмм на кубический метр

кг/м3

Удельный объем

кубический метр на

килограмм

м3/ кг

Плотность электрического тока

ампер на квадратный метр

А/м2

Напряженность магнитного поля

ампер на метр

А/м

Молярная концентрация

моль на кубический метр

моль/м3

Поток ионизирующих частиц

секунда в минус первой степени

с'1

Плотность потока

ионизирующих частиц

секунда в минус первой степени на метр в минус второй степени

с-1-м'2

Яркость

кандела на квадратный метр

кд/м2

Таблица 2 - Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования

Величина

Единица

Выражение производной единицы через основные единицы СИ

наименование

обозначение

Частота

герц

Гц

1/с

Сила

ньютон

Н

кг-м/с2

Давление

паскаль

Па

кг/(м-с2)

Энергия, работа, количество теплоты

джоуль

Дж

7 7

кгм /с

Мощность, поток энергии

ватт

Вт

кгм /с

Количество электричества, электрический потенциал

кулон

Кл

Ас

Электрическое напряжение, электрический потенциал

вольт

В

кг-м2/(А-с3)

Электрическая емкость

фарад

Ф

А24/(кг-м2)

Электрическое

сопротивление

ом

Ом

кг ? м2/( А2-С3)

Электрическая проводимость

сименс

См

А23/(кг-м2)

Поток магнитной индукции

вебер

Вб

кг • м2/( А- с2)

Магнитная индукция

тесла

Тл

кг/( А- с2)

Индуктивность

генри

Гн

кг ? м2/( А22)

Световой поток

люмен

лм

кдср

Освещенность

люкс

лк

кд-ср/м2

Активность радионуклида

беккерель

Бк

1/с

Доза излучения

грэй

Гр

м22

Эквивалентная доза излучения

зиверт

Зв

м22

Таблица 3 - Примеры производных единиц СИ, наименования которых образованы с использованием специальных наименований

Величина

Единица

наименование

обозначение

Момент силы

ньютон-метр

Нм

Поверхностное натяжение

ньютон на метр

Н/м

Динамическая вязкость

паскаль-секунда

Пас

Пространственная плотность электрического заряда

кулон на кубический метр

Кл/м3

Электрическое смещение

кулон на квадратный метр

Кл/м2

Напряженность электрического поля

вольт на метр

В/м

Абсолютная диэлектрическая проницаемость

фарад на метр

Ф/м

Абсолютная магнитная проницаемость

генри на метр

Гн/м

Удельная энергия

джоуль на килограмм

Дж/кг

Теплоемкость системы, энтропия системы

джоуль на кельвин

Дж/К

Удельная теплоемкость, удельная энтропия

джоуль на килограмм-кельвин

Дж/(кг-К)

Поверхностная плотность потоков энергии

ватт на квадратный метр

Вт/м2

Теплопроводность

ватт на метр-кельвин

Вт/(мК)

Молярная внутренняя энергия

джоуль на моль

Дж/моль

Молярная энтропия, молярная теплоемкость

джоуль на моль-кельвин

Дж/(моль-К)

Энергетическая сила света (сила излучения)

ватт на стерадиан

Вт/ср

Экспозиционная доза излучения (рентгеновского и гамма-излучения)

кулон на килограмм

Кл/кг

Мощность поглощенной дозы

грэй в секунду

Гр/с

Таблица 4 - Внесистемные единицы, допущенные к применению наравне с единицами СИ _____________________________

Величина

Единица

наименование

обозначение

Масса

тонна

т

астрономическая единица массы

а. е. м.

Время

минута

мин

час

Ч

сутки

сут

Плоский угол

градус

0

минута

секунда

Объем, вместимость

литр

л

Длина

астрономическая единица

а. е.

световой год

св. год

парсек

ПК

Оптическая сила

диоптрия

дптр

Площадь

гектар

га

Энергия

электрон-вольт

эВ

Полная мощность

вольт-ампер

ВА

Реактивная мощность

вар

вар

Температура

градус Цельсия

°C

Таблица 5 - Внесистемные единицы, временно допущенные к применению __________________________________

Величина

Единица

Перевод в единицы СИ

наименование

обозначение

Длина

морская миля

м. миля

1852 м

Масса

карат

кар

210'4 кг

Линейная плотность

текс

текс

10'6 кг/м

Скорость

узел

_уз

0,514(4) м/с

Частота вращения

оборот в секунду

об/с

1-У

оборот в минуту

об/мин

1/60 с ‘=0,016 (6) с'1

Давление

бар

бар

Ю5 Па

Таблица 6 - Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименование

Мно-жител ь

Приставка

Мно-жител ь

Приставка

наименов ание

обознач ение

наименов ание

обознач ение

ю18

экса

Э

Ю-18

Атто

а

ю15

пета

П

ю15

фемто

Ф

ю12

тера

Т

ю12

ПИКО

п

ю9

гига

Г

10'9

нано

н

106

мега

М

10'6

миктро

мк

103

кило

к

10’3

мили

м

ю2

гекто

г

10’2

санти

с

ю1

дека

да

ю1

деци

д

Таблица 7 - Некоторые неметрические единицы, применяемые в англоязычных странах, и их перевод в единицы СИ (согласно рекомендации R-31 Международной организации по стандартизации)_______________________________________

Величина

Единица

Перевод в единицы СИ

наименование

обозначение

Длина

Ярд

yd

0,9144 м

фут

ft

0,3048 м

дюйм

in

0,0254 м

миля

mile

1609,344 м

Площадь

акр

acre

4046,86 м2

Объем

бушель английский

bu (UK)

36,3687 дм3

галлон (английский)

gal (UK)

4,5461 дм3

пинта (английская)

pt (UK)

0,5683 дм3

жидкостная унция (английская)

fl oz (UK)

28,413 см3

нефтяной баррель (США)

158,988 дм3

бушель (США)

bu (UK)

35,2393 дм3

галлон (США)

gal (UK)

3,7854 дм3

жидкостная пинта (США)

ligpt(US)

0,4732 дм3

жидкостная унция (США)

fl-oz (UK)

29,5737 cm3

сухой баррель (США)

bbl (US)

115,628 дм3

сухая пинта (США)

dry pt(US)

0,5506 дм3

Масса

тонна

tn

1016,05 кг

короткая тонна

sh tn

907,185 кг

центнер

cwt

50,8023 кг

короткий центр

sh cwt

45,3592 кг

слаг

14,5939 кг

фунт (торговый)

lb

0,4536 кг

тройская унция

oz tr (UK) oz t (US)

31,1305 г

унция аптекарская

oz ap (US)

31,1035 г

унция (торговая)

oz

28,3495 г

гран

gr

64,7989 мг

Сила

паундаль

pdl

0,1383 Н

Энергия

британская тепловая единица в час

Btu

1055,06 Дж

Мощность

фут-паундаль на секунду

ft-pdl/s

0,0421 Вт

британская тепловая единица в час

Btu/h

0,2931 Вт

Температура

градус Фаренгейта

5/9°С

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >