«Единицы измерения» — Яндекс.Знатоки
Единиц измерения сущетвует огромное количество. Во-первых, для разных измерений используются разные системы единиц, которые нельзя сравнивать между собой. Что больше – грамм или метр? Что меньше – литр или секунда? На эти вопросы нельзя дать ответ. Поэтому не может быть одной наименьшей единицы измерения вообще. Можно только говорить о наименьшей единице длины, наименьшей единице времени и т.д.
Но и для конкретного измерения, скажем, длины, всё не так просто. Если мы найдём наименьшую единицу, что помешает нам или кому-либо ещё придумать новую единицу ещё меньше? Ничего! А может быть, такая единица уже существует и где-то используется, просто она пока не получила широкой известности? Всё может быть!
Тем не менее, давайте попробуем найти ответ, например, для единиц днины. Возьмём систему СИ (международную систему единиц). В этой системе основной единицей длины является метр. К названию единицы можно приписывать стандартные префиксы, которые уменьшают или увеличивают эту единицу. Например, префикс «кило» даёт нам километр (1000 метров), а префикс «микро» даёт микрометр (0.001 метр). Чтобы получить наименьшую единицу, надо использовать префикс йокто. Один йоктометр равен 10⁻²⁴ метра или, если записать это в виде десятичной дроби, 0.000000000000000000000001 метра.
Но есть известная единица длины ещё меньше йоктометра. В далёком 1899г немецкий физик Макс Планк придумал систему единиц, основанную только на фундаментальных свойствах и постоянных нашей вселенной, таких, как скорость света. Вот, что писал Планк о своей системе:
…мы получаем возможность установить единицы длины, массы, времени и температуры, которые не зависели бы от выбора каких-либо тел или веществ и обязательно сохраняли бы своё значение для всех времен и для всех культур, в том числе и внеземных и нечеловеческих, и которые поэтому можно было бы ввести в качестве «естественных единиц измерений»
Система планковских единиц не используется широко, потому что все единицы в ней получились очень малы, их неудобно использовать на практике. Однако, если искать наименьшие единицы измерения, именно планковские единицы могут быть ответом на вопрос.
И правда, планковская длина равна 1,616 229(38)⋅10⁻³⁶ метра, т.е. почти в 600 миллиардов раз меньше йоктометра.
Похоже, победителем в конкурсе за звание наименьшей единицы длины с большим отрывом побеждает планковская длина.
yandex.ru
ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ — это… Что такое ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ?
- ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ
- — величина, в которой выражаются другие однородные с ней величины. Различают натуральные, условно-натуральные и стоимостные Е.и.
Экономика и право: словарь-справочник. — М.: Вуз и школа. Л. П. Кураков, В. Л. Кураков, А. Л. Кураков. 2004.
- ЕДИНИЦА ДЕНЕЖНАЯ
- ЕДИНИЦА НАКОПЛЕНИЯ
Смотреть что такое «ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ» в других словарях:
Единица измерения — конкретная величина, определенная и установленная по договоренности, с которой сопоставляются другие величины того же рода, для того чтобы выразить их размер по отношению к указанной величине… Источник: РЕКОМЕНДАЦИЯ N 20 Европейской… … Официальная терминология
единица измерения — — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN unit … Справочник технического переводчика
единица измерения — 3.16 единица измерения (unit of measurement): Конкретная величина, определенная и принятая по соглашению, с которой сравниваются другие величины того же вида, чтобы выразить их значение относительно данной величины. [ИСО/МЭК 15939:2007] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
единица измерения — matavimo vienetas statusas Aprobuotas sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Susitarimu apibrėžtas ir priimtas atskirasis dydis, su kuriuo lyginami kiti vienarūšiai dydžiai norint juos kiekybiškai išreikšti šio dydžio atžvilgiu.… … Lithuanian dictionary (lietuvių žodynas)
единица измерения — matavimo vienetas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Susitarimu apibrėžtas ir priimtas atskirasis dydis, su kuriuo lyginami kiti vienarūšiai dydžiai norint juos kiekybiškai išreikšti šio dydžio atžvilgiu. atitikmenys:… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
единица измерения — matavimo vienetas statusas T sritis chemija apibrėžtis Fizikinis ar cheminis dydis, kurio skaitinė vertė lygi vienetui. atitikmenys: angl. measurement unit; unit of measurement rus. единица измерения … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
единица измерения — matavimo vienetas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. unit of measurement vok. Maßeinheit, f; Meßeinheit, f rus. единица измерения, f pranc. unité de mesure, f … Fizikos terminų žodynas
Единица измерения — В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного… … Википедия
единица измерения — ▲ элемент ↑ условный, для (чего), измерение, величина единица условный элемент какой л. величины, служащий для ее измерения (установить сто # оборудования). измеряться в каких л. единицах. штука один предмет из числа однородных. мера. мерило.… … Идеографический словарь русского языка
единица измерения — Syn: единица … Тезаурус русской деловой лексики
dic.academic.ru
Единицы измерения
Этот урок не будет новым для новичков. Все мы слышали со школы такие вещи как сантиметр, метр, километр. А когда речь заходила о массе, обычно говорили грамм, килограмм, тонна.
Сантиметры, метры и километры; граммы, килограммы и тонны носят одно общее название — единицы измерения физических величин
.В данном уроке мы рассмотрим наиболее популярные единицы измерения, но не будем сильно углубляться в эту тему, поскольку единицы измерения уходят в область физики. Сегодня мы вынуждены изучить часть физики, поскольку нам это необходимо для дальнейшего изучения математики.
Единицы измерения длины
Для измерения длины предназначены следующие единицы измерения:
- миллиметры;
- сантиметры;
- дециметры;
- метры;
- километры.
Самая маленькая единица измерения это миллиметр (мм). Миллиметры можно увидеть даже воочию, если взять линейку, которой мы пользовались в школе каждый день
Подряд идущие друг за другом маленькие линии это и есть миллиметры. Точнее, расстояние между этими линиями равно одному миллиметру (1 мм):
Следующая единица измерения это сантиметр (см). На линейке каждый сантиметр обозначен числом. К примеру наша линейка, которая была на первом рисунке, имела длину 15 сантиметров. Последний сантиметр на этой линейке выделен числом 15.
В одном сантиметре 10 миллиметров. Между одним сантиметром и десятью миллиметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 см = 10 мм
Вы можете сами убедиться в этом, если посчитаете количество миллиметров на предыдущем рисунке. Вы обнаружите, что количество миллиметров (расстояний между линиями) равно 10.
Следующая единица измерения длины это дециметр (дм). В одном дециметре десять сантиметров. Между одним дециметром и десятью сантиметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 дм = 10 см
Вы можете убедиться в этом, если посчитаете количество сантиметров на следующем рисунке:
Вы обнаружите, что количество сантиметров равно 10.
Следующая единица измерения это метр
(м). В одном метре десять дециметров. Между одним метром и десятью дециметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:1 м = 10 дм
К сожалению, метр нельзя проиллюстрировать на рисунке, потому что он достаточно великоват. Если вы хотите увидеть метр в живую, возьмите рулетку. Она есть у каждого в доме. На рулетке один метр будет обозначен как 100 см. Это потому что в одном метре десять дециметров, а в десяти дециметрах сто сантиметров:
1 м = 10 дм = 100 см
100 получается путём перевода одного метра в сантиметры. Это отдельная тема, которую мы рассмотрим чуть позже. А пока перейдём к следующей единице измерения длины, которая называется километр.
Километр считается самой большой единицей измерения длины. Есть конечно и другие более старшие единицы, такие как мегаметр, гигаметр тераметр, но мы не будем их рассматривать, поскольку для дальнейшего изучения математики нам достаточно и километра.
В одном километре тысяча метров. Между одним километром и тысячью метрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 км = 1000 м
В километрах измеряются расстояния между городами и странами. К примеру, расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга около 714 километров.
Международная система единиц СИ
Международная система единиц СИ — это некоторый набор общепринятых физических величин.
Основное предназначение международной системы единиц СИ — достижение договоренностей между странами.
Мы знаем, что языки и традиции стран мира различны. С этим ничего не поделать. Но законы математики и физики одинаково работают везде. Если в одной стране «дважды два будет четыре», то и в другой стране «дважды два будет четыре».
Основная проблема заключалась в том, что для каждой физической величины существует несколько единиц измерения. К примеру, мы сейчас узнали, что для измерения длины существуют миллиметры, сантиметры, дециметры, метры и километры. Если несколько ученых, говорящих на разных языках, соберутся в одном месте для решения какой-нибудь задачи, то такое большое многообразие единиц измерения длины может породить между этими учеными противоречия.
Один ученый будет заявлять, что в их стране длина измеряется в метрах. Второй может сказать, что в их стране длина измеряется в километрах. Третий может предложить свою единицу измерения.
Поэтому была создана международная система единиц СИ. СИ это аббревиатура от французского словосочетания Le Système International d’Unités, SI (что в переводе на русский означает — международная система единиц СИ).
В СИ приведены наиболее популярные физические величины и для каждой из них определена своя общепринятая единица измерения. К примеру, во всех странах при решении задач условились, что длину будут измерять в метрах. Поэтому, при решении задач, если длина дана в другой единице измерения (например, в километрах), то её обязательно нужно перевести в метры. О том, как переводить одну единицу измерения в другую, мы поговорим немного позже. А пока нарисуем свою международную систему единиц СИ.
Наш рисунок будет представлять собой таблицу физических величин. Каждую изученную физическую величину мы будем включать в нашу таблицу и указывать ту единицу измерения, которая принята во всех странах. Сейчас мы изучили единицы измерения длины и узнали, что в системе СИ для измерения длины определены метры. Значит наша таблица будет выглядеть так:
Единицы измерения массы
Масса – это величина, обозначающая количество вещества в теле. В народе массу тела называют весом. Обычно, когда что-либо взвешивают, говорят «это весит столько-то килограмм», хотя речь идёт не о весе, а о массе этого тела.
Вместе с тем, масса и вес это разные понятия. Вес — это сила с которой тело действует на горизонтальную опору. Вес измеряется в ньютонах. А масса это величина, показывающая количество вещества в этом теле.
Но ничего страшного нет в том, если вы назовёте массу тела весом. Даже в медицине говорят «вес человека», хотя речь идёт о массе человека. Главное быть в курсе, что это разные понятия
Для измерения массы используются следующие единицы измерения:
- миллиграммы;
- граммы;
- килограммы;
- центнеры;
- тонны.
Самая маленькая единица измерения это миллиграмм (мг). Миллиграмм скорее всего вы никогда не примените на практике. Их применяют химики и другие ученые, которые работают с мелкими веществами. Для вас достаточно знать, что такая единица измерения массы существует.
Следующая единица измерения это грамм (г). В граммах принято измерять количество того или иного продукта при составлении рецепта.
В одном грамме тысяча миллиграммов. Между одним граммом и тысячью миллиграммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:
1 г = 1000 мг
Следующая единица измерения это килограмм (кг). Килограмм это общепринятая единица измерения. В ней измеряется всё что угодно. Килограмм включен в систему СИ. Давайте и мы включим в нашу таблицу СИ ещё одну физическую величину. Она у нас будет называться «масса»:
В одном килограмме тысяча граммов. Между одним килограммом и тысячью граммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:
1 кг = 1000 г
Следующая единица измерения это центнер (ц). В центнерах удобно измерять массу урожая, собранного с небольшого участка или массу какого-нибудь груза.
В одном центнере сто килограммов. Между одним центнером и ста килограммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:
1 ц = 100 кг
Следующая единица измерения это тонна (т). В тоннах обычно измеряются большие грузы и массы больших тел. Например, масса космического корабля или автомобиля.
В одной тонне тысяча килограмм. Между одной тонной и тысячью килограммами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же массу:
1 т = 1000 кг
Единицы измерения времени
Что такое время думаем объяснять не нужно. Каждый знает что из себя представляет время и зачем оно нужно. Если мы откроем дискуссию на то, что такое время и попытаемся дать ему определение, то начнем углубляться в философию, а это нам сейчас не нужно. Лучше начнём с единиц измерения времени.
Для измерения времени предназначены следующие единицы измерения:
- секунды;
- минуты;
- часы;
- сутки.
Самая маленькая единица измерения это секунда (с). Есть конечно и более маленькие единицы такие как миллисекунды, микросекунды, наносекунды, но их мы рассматривать не будем, поскольку на данный момент в этом нет смысла.
В секундах измеряются различные показатели. Например, за сколько секунд спортсмен пробежит 100 метров. Секунда включена в международную систему единиц СИ для измерения времени и обозначается как «с». Давайте и мы включим в нашу таблицу СИ ещё одну физическую величину. Она у нас будет называться «время»:
Следующая единица измерения времени это минута (м). В одной минуте 60 секунд. Между одной минутой и шестьюдесятью секундами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одно и то же время:
1 м = 60 с
Следующая единица измерения это час (ч). В одном часе 60 минут. Между одним часом и шестьюдесятью минутами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одно и то же время:
1 ч = 60 м
К примеру, если мы изучали этот урок один час и нас спросят сколько времени мы потратили на его изучение, мы можем ответить двумя способами: «мы изучали урок один час» или так «мы изучали урок шестьдесят минут». В обоих случаях, мы ответим правильно.
Следующая единица измерения времени это сутки. В сутках 24 часа. Между одними сутками и двадцатью четырьмя часами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одно и то же время:
1 сут = 24 ч
Понравился урок?
Вступай в нашу новую группу Вконтакте и начни получать уведомления о новых уроках
Возникло желание поддержать проект?
Используй кнопку ниже
Навигация по записям
spacemath.xyz
Единица измерения — это… Что такое Единица измерения?
- Единица измерения
В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным.
Различают базовые единицы измерения, которые определяются с помощью эталонов, и производные единицы, определяемые с помощью базовых. Выбор величины и количества базовых единиц измерения может быть произвольным и определяется только традициями или соглашениями. Существует большое количество различных систем единиц измерения, которые различаются выбором базовых единиц измерения.
Государство, как правило, законодательно устанавливает какую-либо систему единиц. Метрология непрерывно работает над улучшением единиц измерения и базовых единиц и эталонов.
Системы единиц измерения
Метрические системы
Традиционные системы мер
Единицы измерения, сгруппированные по физическим величинам
Примечания
- ↑ Официальное название по ГОСТ 8.417
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
- Единица длины
- Единица измерения массы
Смотреть что такое «Единица измерения» в других словарях:
Единица измерения — конкретная величина, определенная и установленная по договоренности, с которой сопоставляются другие величины того же рода, для того чтобы выразить их размер по отношению к указанной величине… Источник: РЕКОМЕНДАЦИЯ N 20 Европейской… … Официальная терминология
единица измерения — — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN unit … Справочник технического переводчика
единица измерения — 3.16 единица измерения (unit of measurement): Конкретная величина, определенная и принятая по соглашению, с которой сравниваются другие величины того же вида, чтобы выразить их значение относительно данной величины. [ИСО/МЭК 15939:2007] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
единица измерения — matavimo vienetas statusas Aprobuotas sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Susitarimu apibrėžtas ir priimtas atskirasis dydis, su kuriuo lyginami kiti vienarūšiai dydžiai norint juos kiekybiškai išreikšti šio dydžio atžvilgiu.… … Lithuanian dictionary (lietuvių žodynas)
единица измерения — matavimo vienetas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Susitarimu apibrėžtas ir priimtas atskirasis dydis, su kuriuo lyginami kiti vienarūšiai dydžiai norint juos kiekybiškai išreikšti šio dydžio atžvilgiu. atitikmenys:… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
единица измерения — matavimo vienetas statusas T sritis chemija apibrėžtis Fizikinis ar cheminis dydis, kurio skaitinė vertė lygi vienetui. atitikmenys: angl. measurement unit; unit of measurement rus. единица измерения … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
единица измерения — matavimo vienetas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. unit of measurement vok. Maßeinheit, f; Meßeinheit, f rus. единица измерения, f pranc. unité de mesure, f … Fizikos terminų žodynas
единица измерения — ▲ элемент ↑ условный, для (чего), измерение, величина единица условный элемент какой л. величины, служащий для ее измерения (установить сто # оборудования). измеряться в каких л. единицах. штука один предмет из числа однородных. мера. мерило.… … Идеографический словарь русского языка
единица измерения — Syn: единица … Тезаурус русской деловой лексики
ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ — величина, в которой выражаются другие однородные с ней величины. Различают натуральные, условно натуральные и стоимостные Е.и … Энциклопедический словарь экономики и права
med.academic.ru
Единицы измерения — это… Что такое Единицы измерения?
В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Использование термина единица измерения противоречит рекомендациям метрологических изданий[2], однако он широко употребляется в научной литературе[3]. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным.
Различают основные единицы измерения, которые определяются с помощью эталонов, и производные единицы, определяемые через основные. Выбор величины и количества основных единиц измерения может быть произвольным и определяется только традициями или соглашениями. Существует большое количество различных систем единиц, которые различаются выбором основных единиц измерения.
Государство, как правило, законодательно устанавливает какую-либо систему единиц. Метрология непрерывно работает над улучшением единиц измерения и основных единиц и эталонов.
Системы единиц измерения
Метрические системы
Системы естественных единиц измерения
Традиционные системы мер
Единицы измерения, сгруппированные по физическим величинам
Литература
- Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. — 2000.
- Чертов А.Г. Единицы физических величин. — Москва: Высшая школа, 1977. — 288 с.
Примечания
- ↑ Официальное название по ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
- ↑ «Не допускается применять термин единица измерения физической величины или единица измерения вместо стандартизированного термина единица физической величины или единица, поскольку понятие измерение определяют через понятие единица. Надо писать: ампер — единица силы тока, квадратный метр — единица площади и нельзя писать: ампер — единица измерения силы тока, квадратный метр — единица измерения площади» (Словарь-справочник автора / Сост. Л.А.Гильберг и Л.И.Фрид. — М.: Книга, 1979. — С. 98–99. — 304 с.).
- ↑ Аналогичная вариативность имеется и в иностранной терминологии. Так, в английском языке наряду с термином unit используется unit of measure(ment): Are, a metric unit of measurement, equal to 100 square metres (Concise Oxford English Dictionary, 11th edition, 2004).
См. также
Ссылки
dic.academic.ru
Физические величины и единицы их измерения / Блог
| Величина | Символ | Единица СИ | Описание |
| Площадь | S | м2 | Протяженность объекта в двух измерениях. |
| Объём | V | м3 | Протяжённость объекта в трёх измерениях. |
| Скорость | v | м/с | Быстрота изменения координат тела. |
| Ускорение | a | м/с² | Быстрота изменения скорости объекта. |
| Импульс | p | кг·м/с | Произведение массы и скорости тела. |
| Сила | F | кг·м/с2 (ньютон, Н) | Действующая на объект внешняя причина ускорения. |
| Механическая работа | A | кг·м2/с2 (джоуль, Дж) | Скалярное произведение силы и перемещения. |
| Энергия | E | кг·м2/с2 (джоуль, Дж) | Способность тела или системы совершать работу. |
| Мощность | P | кг·м2/с3 (ватт, Вт) | Скорость изменения энергии. |
| Давление | p | кг/(м·с2) (паскаль, Па) | Сила, приходящаяся на единицу площади. |
| Плотность | ρ | кг/м3 | Масса на единицу объёма. |
| Поверхностная плотность | ρA | кг/м2 | Масса на единицу площади. |
| Линейная плотность | ρl | кг/м | Масса на единицу длины. |
| Количество теплоты | Q | кг·м2/с2 (джоуль, Дж) | Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём |
| Электрический заряд | q | А·с (кулон, Кл) | |
| Напряжение | U | м2·кг/(с3·А) (вольт, В) | Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда. |
| Электрическое сопротивление | R | м2·кг/(с3·А2) (ом, Ом) | сопротивление объекта прохождению электрического тока |
| Магнитный поток | Φ | кг/(с2·А) (вебер, Вб) | Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область. |
| Частота | ν | с−1 (герц, Гц) | Число повторений события за единицу времени. |
| Угол | α | радиан (рад) | Величина изменения направления. |
| Угловая скорость | ω | с−1 (радиан в секунду) | Скорость изменения угла. |
| Угловое ускорение | ε | с−2 (радиан на секунду в квадрате) | Быстрота изменения угловой скорости |
| Момент инерции | I | кг·м2 | Мера инертности объекта при вращении. |
| Момент импульса | L | кг·м2/c | Мера вращения объекта. |
| Момент силы | M | кг·м2/с2 | Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы. |
| Телесный угол | Ω | стерадиан (ср) |
bingoschool.ru
новые определения ампера, килограмма, кельвина и моля / Habr
Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998% может быть использована для вычисления максимально точного числа Авогадро, которое войдёт в определение единицы измерения количества вещества, известной как моль. Фото: Национальная физическая лаборатория Великобритании
Международное бюро мер и весов планирует провести самую значительную реформу в международной системе единиц (СИ) со времени последней большой ревизии этого стандарта в 1960 году, пишет Nature. Придётся принимать новые ГОСТы, а также внести исправления в учебники физики в школе и вузах.
В настоящее время СИ (современный вариант метрической системы) принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти везде используется в области техники. Полное определение всех единиц СИ приведено в официальной брошюре (8-е издание) и дополнении к ней от 2014 года. Нынешний стандарт утверждён в СССР 1 января 1963 года ГОСТом 9867-61 «Международная система единиц».
Руководство международной организации проголосует за предложенные изменения на Генеральной конференции по мерам и весам в 2018 году, а в случае положительного решения изменения вступят в силу с мая 2019 года. Новые определения для единиц измерения и эталонов никак не отразится на жизни обывателей: один килограмм картофеля в магазине останется тем же килограммом картофеля. Весы будут измерять овощи и мясо с той же точностью, что и раньше. Но эти определения важны для учёных, потому что в научных исследованиях должна соблюдаться идеальная точность формулировок и измерений. Международное бюро мер и весов считает, что новые эталоны позволят «обеспечить высочайший уровень точности в различных способах измерений в любом месте и времени и в любом масштабе, без потери точности».
Итак, какие же изменения нас ждут?
Сейчас Международное бюро мер и весов намерено пересмотреть определения и эталоны следующих единиц измерения:
- ампер
- килограмм
- кельвин
- моль
Следует оговориться, что далее по тексту новые определения приводятся в сокращённом виде и не соответствует в точности тексту, который записан в официальном документе. Сам документ и окончательные значения констант опубликуют в ближайшее время.
Современное определение принято III Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1901 году и формулируется так: «Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма». При этом Международный прототип (эталон) килограмма хранится в Международном бюро мер и весов (расположено в городе Севр неподалёку от Парижа) и представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Размер прототипа примерно соответствует размеру мяча для гольфа.
Компьютерное изображение международного прототипа килограмма
Проблема с эталоном килограмма состоит в том, что любые материалы могут терять атомы или, наоборот, пополняться атомами из окружающего пространства. В частности, различные официальные копии эталонного килограмма, который хранится в Севре, отличаются по весу от официального эталона. Разница достигает 60 микрограмм. Такие изменения произошли за более чем 100 лет с момента создания копий.
Ещё одна проблема с единицами измерения фиксированного масштаба — то, что элемент неопределённости (погрешность) увеличивается по мере удаления от этой фиксированной точки (эталона). Например, сейчас при измерении миллиграмма элемент неопределённости в 2500 раз больше, чем при измерении килограмма.
Эта проблема решается, если определить единицу измерения через другую физическую постоянную. Собственно, в новом определении килограмма так и сделано: здесь используется постоянная Планка.
Новое определение: 1 килограмм равен постоянной Планка, поделенной на 6,626070040 × 10−34 м2·с−1. Для выражения единицы требуется постоянная Планка.
Измерение массы на практике возможно с помощью ваттовых весов: через два отдельных эксперимента со сравнением механической и электромагнитной силы, а затем путём перемещения катушки через магнитное поле для создания разности потенциалов (на иллюстрации внизу). Грубо говоря, масса вычисляется через электроэнергию, которая необходима, чтобы поднять предмет, лежащий на другой чаше весов.
Современное определение: как записано в ГОСТе, 1 кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём. В обязательном Техническом приложении к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90 Консультативный комитет по термометрии установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды.
Тройная точка воды — строго определённые значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом, жидком и газообразном состояниях.
Международный комитет мер и весов подтвердил, что определение кельвина относится к воде, чей изотопный состав определён следующими соотношениями:
0,00015576 моля 2H на один моль 1Н
0,0003799 моля 17О на один моль 16О
0,0020052 моля 18О на один моль 16О.
Проблемы современного определения очевидны. При практической реализации величиа кельвина зависит от изотопоного состава воды, а на практике практически невозможно добиться молекулярного состава воды, который соответствует Техническому приложению к тексту Международной температурной шкалы МТШ‑90.
Ещё в 2011 году на заседании Генеральной конференции по мерам и весам было предложено в будущей редакции Международной системы единиц переопределить кельвин, связав его со значением постоянной Больцмана. Таким образом, значение кельвина впервые будет точно зафиксировано.
Новое определение: 1 кельвин соответствует изменению тепловой энергии на 1,38064852 × 10−23 джоулей. Для выражения единицы требуется постоянная Больцмана.
Измерять точную температуру можно с помощью измерения скорости звука в сфере, заполненной газом. Скорость звука пропорциональна скорости перемещения атомов.
Современное определение: моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.
Новое определение: количество вещества системы, которая содержит 6,022140857 × 1023 специфицированных структурных единиц. Для выражения единицы требуется постоянная Авогадро (число Авогадро).
Для вычисления числа Авогадро — и определения моля через него — учёные предлагают создать идеальную сферу из чистого кремния-28. У этого вещества идеально точная кристаллическая решётка, так что количество атомов в сфере можно определить, если точно измерить диаметр сферы (с помощью лазерной системы). В отличие от существующего куска платиново-иридевого сплава, скорость потери атомов кремния-28 точно предсказуема, что позволяет вносить коррективы в эталон.
Первые опыты по созданию такого эталона предприняли в 2007 году. Исследователи из берлинского Института выращивания кристаллов под руководством Хелге Риманна (Helge Riemann) приобрели в России обогащённый кремний-28 и сумели получить образец изотопа 28 с чистотой 99,994%. После этого исследователи ещё несколько лет анализировали состав 0,006% «лишних» атомов, определяли точный объём сферы и проводили рентгеноструктурный анализ. Изначально предполагалось, что «идеальные» сферы из кремния-28 могут быть утверждены в качестве нового стандарта для килограмма. Но сейчас более вероятно то, что их используют для вычисления числа Авогадро, и, как следствие, определения моля. Тем более что за время, прошедшее с 2007 года, физики научились производить гораздо более чистый кремний-28.
Сфера из кремния-28 с чистотой 99,9998. Фото: CSIRO Presicion Optics
В 2014 году американские физики сумели обогатить кремний-28 до беспрецедентного качества в 99,9998% в рамках международного проекта по расчёту числа Авогадро.
Современное определение предложено Международным комитетом мер и весов в 1946 году и принято IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году: «Ампер есть сила 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 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10−7 ньютона».
В современном определении ампер определяется через некий мысленный эксперимент, который предусматривает возникновение силы в двух проводах бесконечной длины. Очевидно, что на практике мы не может измерить такую силу, потому что по определению не может существовать двух проводников бесконечной длины.
Изменить определение ампера предложили на том же заседании Генеральной конференции по мерам и весам в октябре 2011 года, что и определение кельвина. Идея заключалась в том, что новое определение должно быть основано не на созданный человеком артефактах через мысленный эксперимент, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов. Итак, новое определение выражается только через одну постоянную — заряд электрона.
Новое определение: электрический ток, соответствующий потоку 1/1,6021766208 × 10−19 элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется заряд электрона.
На практике для определения ампера понадобится только один инструмент — одноэлектронный насос. Такие инструменты создали несколько лет назад. Они позволяют перемещать определённое количество электронов в течение каждого насосного цикла, что является крайне ценным качеством для фундаментальной науки и метрологии.
Определения секунды, метра и канделы, судя по всему, остаются неизменными, как показано на иллюстрации.
В новой системе СИ определение всех единиц выражается через константу с фиксированным значением. Многие единицы определяются во взаимосвязи с другими единицами. Например, определение килограмма определяется через постоянную Планка, а также через определения секунды и метра.
Считается, что такая система гораздо более устойчива и самодостаточна.
habr.com