Единицы измерения си: Основные единицы системы СИ — Тихоокеанский государственный университет

Основные единицы системы СИ — Тихоокеанский государственный университет

Метрическая система — это общее название международной десятичной системы единиц, основными единицами которой являются метр и килограмм. При некоторых различиях в деталях элементы системы одинаковы во всем мире.

Эталоны длины и массы, международные прототипы. Международные прототипы эталонов длины и массы — метра и килограмма — были переданы на хранение Международному бюро мер и весов, расположенному в Севре — пригороде Парижа. Эталон метра представлял собой линейку из сплава платины с 10% иридия, поперечному сечению которой для повышения изгибной жесткости при минимальном объеме металла была придана особая X-образная форма. В канавке такой линейки была продольная плоская поверхность, и метр определялся как расстояние между центрами двух штрихов, нанесенных поперек линейки на ее концах, при температуре эталона, равной 0° С. За международный прототип килограмма была принята масса цилиндра, сделанного из того же платино-иридиевого сплава, что и эталон метра, высотой и диаметром около 3,9 см. Вес этой эталонной массы, равной 1 кг на уровне моря на географической широте 45°, иногда называют килограмм-силой. Таким образом, ее можно использовать либо как эталон массы для абсолютной системы единиц, либо как эталон силы для технической системы единиц, в которой одной из основных единиц является единица силы.

Международная система СИ. Международная система единиц (СИ) представляет собой согласованную систему, в которой для любой физической величины, такой, как длина, время или сила, предусматривается одна и только одна единица измерения. Некоторым из единиц даны особые названия, примером может служить единица давления паскаль, тогда как названия других образуются из названий тех единиц, от которых они произведены, например единица скорости — метр в секунду. Основные единицы вместе с двумя дополнительными геометрического характера представлены в табл. 1. Производные единицы, для которых приняты особые названия, даны в табл. 2. Из всех производных механических единиц наиболее важное значение имеют единица силы ньютон, единица энергии джоуль и единица мощности ватт. Ньютон определяется как сила, которая придает массе в один килограмм ускорение, равное одному метру за секунду в квадрате. Джоуль равен работе, которая совершается, когда точка приложения силы, равной одному ньютону, перемещается на расстояние один метр в направлении действия силы. Ватт — это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду. Об электрических и других производных единицах будет сказано ниже. Официальные определения основных и дополнительных единиц таковы.

Метр — это длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299 792 458 долю секунды.

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Секунда — продолжительность 9 192 631 770 периодов колебаний излучения, соответствующего переходам между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133.

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль равен количеству вещества, в составе которого содержится столько же структурных элементов, сколько атомов в изотопе углерода-12 массой 0,012 кг.

Радиан — плоский угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на ее поверхности площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Таблица 2. Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования
Величина	Единица		Выражение производной единицы
	Наименование	Обозначение	через другие единицы СИ	через основные и дополнительные единицы СИ
Частота	герц	Гц	—	с-1
Сила	ньютон	Н	—	м кг с-2
Давление	паскаль	Па	Н/м2	м-1 кг с-2
Энергия, работа, количество теплоты	джоуль	Дж	Н м	м2 кг с-2
Мощность, поток энергии	ватт	Вт	Дж/с	м2 кг с-3
Количество электричества, электрический заряд	кулон	Кл	А с	с А
Электрическое напряжение, электрическийпотенциал	вольт	В	Вт/А	м2 кгс-3 А-1
Электрическая емкость	фарада	Ф	Кл/В	м-2 кг-1 с4 А2
Электрическое сопротивление	ом	Ом	В/А	м2 кг с-3 А-2
Электрическая проводимость	сименс	См	А/В	м-2 кг-1 с3 А2
Поток магнитной индукции	вебер	Вб	В с	м2 кг с-2 А-1
Магнитная индукция	тесла	Т, Тл	Вб/м2	кг с-2 А-1
Индуктивность	генри	Г, Гн	Вб/А	м2 кг с-2 А-2
Световой поток	люмен	лм		кд ср
Освещенность	люкс	лк		м2 кд ср
Активность радиоактивного источника	беккерель	Бк	с-1	с-1
Поглощенная доза излучения	грэй	Гр	Дж/кг	м2 с-2

Для образования десятичных кратных и дольных единиц предписывается ряд приставок и множителей, указываемых в табл. 3.

Таким образом, километр (км) — это 1000 м, а миллиметр — 0,001 м. (Эти приставки применимы ко всем единицам, как, например, в киловаттах, миллиамперах и т.д.)

Масса, длина и время. Все основные единицы системы СИ, кроме килограмма, в настоящее время определяются через физические константы или явления, которые считаются неизменными и с высокой точностью воспроизводимыми. Что же касается килограмма, то еще не найден способ его реализации с той степенью воспроизводимости, которая достигается в процедурах сравнения различных эталонов массы с международным прототипом килограмма. Такое сравнение можно проводить путем взвешивания на пружинных весах, погрешность которых не превышает 1 10^-8. Эталоны кратных и дольных единиц для килограмма устанавливаются комбинированным взвешиванием на весах.

Поскольку метр определяется через скорость света, его можно воспроизводить независимо в любой хорошо оборудованной лаборатории. Так, интерференционным методом штриховые и концевые меры длины, которыми пользуются в мастерских и лабораториях, можно проверять, проводя сравнение непосредственно с длиной волны света. Погрешность при таких методах в оптимальных условиях не превышает одной миллиардной (1 10^-9). С развитием лазерной техники подобные измерения весьма упростились, и их диапазон существенно расширился.

Точно так же секунда в соответствии с ее современным определением может быть независимо реализована в компетентной лаборатории на установке с атомным пучком. Атомы пучка возбуждаются высокочастотным генератором, настроенным на атомную частоту, и электронная схема измеряет время, считая периоды колебаний в цепи генератора. Такие измерения можно проводить с точностью порядка 1 10^-12 — гораздо более высокой, чем это было возможно при прежних определениях секунды, основанных на вращении Земли и ее обращении вокруг Солнца. Время и его обратная величина — частота — уникальны в том отношении, что их эталоны можно передавать по радио. Благодаря этому всякий, у кого имеется соответствующее радиоприемное оборудование, может принимать сигналы точного времени и эталонной частоты, почти не отличающиеся по точности от передаваемых в эфир.

Механика. Исходя из единиц длины, массы и времени, можно вывести все единицы, применяемые в механике, как было показано выше. Если основными единицами являются метр, килограмм и секунда, то система называется системой единиц МКС; если — сантиметр, грамм и секунда, то — системой единиц СГС. Единица силы в системе СГС называется диной, а единица работы — эргом. Некоторые единицы получают особые названия, когда они используются в особых разделах науки. Например, при измерении напряженности гравитационного поля единица ускорения в системе СГС называется галом. Имеется ряд единиц с особыми названиями, не входящих ни в одну из указанных систем единиц. Бар, единица давления, применявшаяся ранее в метеорологии, равен 1 000 000 дин/см². Лошадиная сила, устаревшая единица мощности, все еще применяемая в британской технической системе единиц, а также в России, равна приблизительно 746 Вт.

Температура и теплота. Механические единицы не позволяют решать все научные и технические задачи без привлечения каких-либо других соотношений. Хотя работа, совершаемая при перемещении массы против действия силы, и кинетическая энергия некой массы по своему характеру эквивалентны тепловой энергии вещества, удобнее рассматривать температуру и теплоту как отдельные величины, не зависящие от механических.

Термодинамическая шкала температуры. Единица термодинамической температуры Кельвина (К), называемая кельвином, определяется тройной точкой воды, т.е. температурой, при которой вода находится в равновесии со льдом и паром. Эта температура принята равной 273,16 К, чем и определяется термодинамическая шкала температуры. Данная шкала, предложенная Кельвином, основана на втором начале термодинамики. Если имеются два тепловых резервуара с постоянной температурой и обратимая тепловая машина, передающая тепло от одного из них другому в соответствии с циклом Карно, то отношение термодинамических температур двух резервуаров дается равенством T₂ /T₁ = -Q₂Q₁, где Q₂ и Q₁ — количества теплоты, передаваемые каждому из резервуаров (знак <минус> говорит о том, что у одного из резервуаров теплота отбирается). Таким образом, если температура более теплого резервуара равна 273,16 К, а теплота, отбираемая у него, вдвое больше теплоты, передаваемой другому резервуару, то температура второго резервуара равна 136,58 К. Если же температура второго резервуара равна 0 К, то ему вообще не будет передана теплота, поскольку вся энергия газа была преобразована в механическую энергию на участке адиабатического расширения в цикле. Эта температура называется абсолютным нулем. Термодинамическая температура, используемая обычно в научных исследованиях, совпадает с температурой, входящей в уравнение состояния идеального газа PV = RT, где P — давление, V — объем и R — газовая постоянная. Уравнение показывает, что для идеального газа произведение объема на давление пропорционально температуре. Ни для одного из реальных газов этот закон точно не выполняется. Но если вносить поправки на вириальные силы, то расширение газов позволяет воспроизводить термодинамическую шкалу температуры.

Международная температурная шкала.  В соответствии с изложенным выше определением температуру можно с весьма высокой точностью (примерно до 0,003 К вблизи тройной точки) измерять методом газовой термометрии. В теплоизолированную камеру помещают платиновый термометр сопротивления и резервуар с газом. При нагревании камеры увеличивается электросопротивление термометра и повышается давление газа в резервуаре (в соответствии с уравнением состояния), а при охлаждении наблюдается обратная картина. Измеряя одновременно сопротивление и давление, можно проградуировать термометр по давлению газа, которое пропорционально температуре. Затем термометр помещают в термостат, в котором жидкая вода может поддерживаться в равновесии со своими твердой и паровой фазами. Измерив его электросопротивление при этой температуре, получают термодинамическую шкалу, поскольку температуре тройной точки приписывается значение, равное 273,16 К.

Существуют две международные температурные шкалы — Кельвина (К) и Цельсия (С). Температура по шкале Цельсия получается из температуры по шкале Кельвина вычитанием из последней 273,15 К.

Точные измерения температуры методом газовой термометрии требуют много труда и времени. Поэтому в 1968 была введена Международная практическая температурная шкала (МПТШ). Пользуясь этой шкалой, термометры разных типов можно градуировать в лаборатории. Данная шкала была установлена при помощи платинового термометра сопротивления, термопары и радиационного пирометра, используемых в температурных интервалах между некоторыми парами постоянных опорных точек (температурных реперов). МПТШ должна была с наибольшей возможной точностью соответствовать термодинамической шкале, но, как выяснилось позднее, ее отклонения весьма существенны.

Температурная шкала Фаренгейта. Температурную шкалу Фаренгейта, которая широко применяется в сочетании с британской технической системой единиц, а также в измерениях ненаучного характера во многих странах, принято определять по двум постоянным опорным точкам — температуре таяния льда (32° F) и кипения воды (212° F) при нормальном (атмосферном) давлении. Поэтому, чтобы получить температуру по шкале Цельсия из температуры по шкале Фаренгейта, нужно вычесть из последней 32 и умножить результат на 5/9.

Единицы теплоты. Поскольку теплота есть одна из форм энергии, ее можно измерять в джоулях, и эта метрическая единица была принята международным соглашением. Но поскольку некогда количество теплоты определяли по изменению температуры некоторого количества воды, получила широкое распространение единица, называемая калорией и равная количеству теплоты, необходимому для того, чтобы повысить температуру одного грамма воды на 1° С. В связи с тем что теплоемкость воды зависит от температуры, пришлось уточнять величину калории. Появились по крайней мере две разные калории — <термохимическая> (4,1840 Дж) и <паровая> (4,1868 Дж). <Калория>, которой пользуются в диететике, на самом деле есть килокалория (1000 калорий). Калория не является единицей системы СИ, и в большинстве областей науки и техники она вышла из употребления.

Электричество и магнетизм. Все общепринятые электрические и магнитные единицы измерения основаны на метрической системе. В согласии с современными определениями электрических и магнитных единиц все они являются производными единицами, выводимыми по определенным физическим формулам из метрических единиц длины, массы и времени. Поскольку же большинство электрических и магнитных величин не так-то просто измерять, пользуясь упомянутыми эталонами, было сочтено, что удобнее установить путем соответствующих экспериментов производные эталоны для некоторых из указанных величин, а другие измерять, пользуясь такими эталонами.

Единицы системы СИ. Ниже дается перечень электрических и магнитных единиц системы СИ.

Ампер, единица силы электрического тока, — одна из шести основных единиц системы СИ. Ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины с ничтожно малой площадью кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 10^—7 Н.

Вольт, единица разности потенциалов и электродвижущей силы. Вольт — электрическое напряжение на участке электрической цепи с постоянным током силой 1 А при затрачиваемой мощности 1 Вт.

Кулон, единица количества электричества (электрического заряда). Кулон — количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника при постоянном токе силой 1 А за время 1 с.

Фарада, единица электрической емкости. Фарада — емкость конденсатора, на обкладках которого при заряде 1 Кл возникает электрическое напряжение 1 В.

Генри, единица индуктивности. Генри равен индуктивности контура, в котором возникает ЭДС самоиндукции в 1 В при равномерном изменении силы тока в этом контуре на 1 А за 1 с.

Вебер, единица магнитного потока. Вебер — магнитный поток, при убывании которого до нуля в сцепленном с ним контуре, имеющем сопротивление 1 Ом, протекает электрический заряд, равный 1 Кл.

Тесла, единица магнитной индукции. Тесла — магнитная индукция однородного магнитного поля, в котором магнитный поток через плоскую площадку площадью 1 м², перпендикулярную линиям индукции, равен 1 Вб.

Практические эталоны. На практике величина ампера воспроизводится путем фактического измерения силы взаимодействия витков провода, несущих ток. Поскольку электрический ток есть процесс, протекающий во времени, эталон тока невозможно сохранять. Точно так же величину вольта невозможно фиксировать в прямом соответствии с его определением, так как трудно воспроизвести с необходимой точностью механическими средствами ватт (единицу мощности). Поэтому вольт на практике воспроизводится с помощью группы нормальных элементов. В США с 1 июля 1972 законодательством принято определение вольта, основанное на эффекте Джозефсона на переменном токе (частота переменного тока между двумя сверхпроводящими пластинами пропорциональна внешнему напряжению).

Свет и освещенность. Единицы силы света и освещенности нельзя определить на основе только механических единиц. Можно выразить поток энергии в световой волне в Вт/м², а интенсивность световой волны — в В/м, как в случае радиоволн. Но восприятие освещенности есть психофизическое явление, в котором существенна не только интенсивность источника света, но и чувствительность человеческого глаза к спектральному распределению этой интенсивности.

Международным соглашением за единицу силы света принята кандела (ранее называвшаяся свечой), равная силе света в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540 10¹² Гц (l = 555 нм), энергетическая сила светового излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. Это примерно соответствует силе света спермацетовой свечи, которая когда-то служила эталоном.

Если сила света источника равна одной канделе во всех направлениях, то полный световой поток равен 4p люменов. Таким образом, если этот источник находится в центре сферы радиусом 1 м, то освещенность внутренней поверхности сферы равна одному люмену на квадратный метр, т.е. одному люксу.

Рентгеновское и гамма-излучение, радиоактивность. Рентген (Р) — это устаревшая единица экспозиционной дозы рентгеновского, гамма- и фотонного излучений, равная количеству излучения, которое с учетом вторичноэлектронного излучения образует в 0,001 293 г воздуха ионы, несущие заряд, равный одной единице заряда СГС каждого знака. В системе СИ единицей поглощенной дозы излучения является грэй, равный 1 Дж/кг. Эталоном поглощенной дозы излучения служит установка с ионизационными камерами, которые измеряют ионизацию, производимую излучением.

Кюри (Ки) — устаревшая единица активности нуклида в радиоактивном источнике. Кюри равен активности радиоактивного вещества (препарата), в котором за 1 с происходит 3,700 10¹⁰ актов распада. В системе СИ единицей активности изотопа является беккерель, равный активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит один акт распада. Эталоны радиоактивности получают, измеряя периоды полураспада малых количеств радиоактивных материалов. Затем по таким эталонам градуируют и поверяют ионизационные камеры, счетчики Гейгера, сцинтилляционные счетчики и другие приборы для регистрации проникающих излучений.

Единицы измерения СИ

СИ — международная система единиц, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике.

Переопределение Международной системы единиц измерения

Знаете ли Вы, что скромный килограмм до сих пор определялся объектом, который весит один килограмм? А измерение температуры по-кельвину основано на свойствах воды? Несмотря на то, что данный механизм работал веками, ведущие мировые ученые обнаружили, что с течением времени данные эталоны не были на 100% неизменными. Таким образом, сегодня ученые официально признали, что все единицы измерения будут определяться природными константами реже, чем физическими объектами, что стало крупнейшим изменением в международной системе измерения с 1875 года.

Определения содержатся в «библии научного сообщества», брошюре СИ, опубликованной Международным бюро мер и весов (BIPM), в которой также упоминается серия стандартов ИСО и IEC 80000, Величины и единицы. В серии стандартов содержатся согласованные на международном уровне понятия, определения и символы, используемые в науке и технике, а также в соответствующих подразделениях, что формирует единый язык и снижает риск возникновения ошибок.

Сегодня на Генеральной конференции по мерам и весам (CGPM), проводимой в Версале (Франция), ученые из более чем 60 стран собрались для пересмотра системы СИ.

Кроме того, во время конференции Серхио Мухика (Sergio Mujica), Генеральный секретарь ООН, подписал обновленную совместную декларацию по метрологическому обеспечению в целях продолжения взаимодействия ИСО с BIPM, OIML (Международная организация законодательной метрологии) и ILAC (Международная организация по аккредитации лабораторий). В заявлении говорится, что международная согласованность и сопоставимость могут быть гарантированы только в том случае, если метрологические измерения будут прослеживаться по аналогии со всемирно признанными источниками, и таким образом они станут фундаментальными для всех четырех организаций.

Комментируя четырехдневную конференцию, г-н Мухика отметил, что решение о пересмотре четырех из семи базовых единиц СИ было историческим событием. «Внедрение стандартизированных единиц измерения является основой глобальной экономики и имеет влияние на все аспекты науки и техники, – говорит Серхио Мухика. – «Переопределение означает, что нам больше не придется полагаться на физические объекты для повышения точности измерений. Изменение механизма измерения будет иметь огромное влияние на мир, ускоряя инновации и сокращая затраты на технологическое развитие. Таким образом наука об измерениях будет адаптироваться к нуждам будущих поколений.

Серия стандартов ИСО и IEC 80000 является основой для международной гармонизации терминов, определений и символов величин и единиц, используемых в науке и технике, что формирует единый язык и написание формул. Таким образом снижается вероятность ошибки и облегчается общение между учеными и инженерами множества дисциплин.

Брошюра СИ состоит из 13 различных частей, в которых представлены 11 частей из ИСО и две части из МЭК. Она содержит термины, определения, рекомендуемые символы, единицы и другую важную информацию, которая относится к измерениям, используемым в науке, технике, метрологии и промышленности. Документ также содержит ссылки на авторов технических документов, учебников, стандартов и руководств.

В течение последних нескольких лет пересмотр серии ISO 80000 происходит одновременно с пересмотром брошюры СИ и, как ожидается, будет завершен в начале 2019 года.

Серию стандартов ИСО и IEC 80000 можно приобрести у Вашего национального члена ИСО или в интернет-магазине ИСО.

Узнайте больше об осуществленных переопределениях Международной системы измерений в данном видео.

Основные единицы СИ • Метрология и стандартизация

За основные единицы измерения в 1954 Х Генеральной конференцией по мерам и весам принимались такие величины, которые бы отвечали следующим принципам:

1) основные единицы СИ должны охватывать все области науки и техники;

2) должны создать основу образования производных единиц для различных физических величин;

3) должны принять удобные для практики размеры основных единиц, уже получившие широкое распространение;

4) должны выбираться единицы таких величин, воспроизведение которых с помощью эталонов возможно с наибольшей точностью.

Эти принципы и были положены за основу при принятии Международнай системы единиц.

К основным единицам измерений относятся:

Метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1 / 299 792 458 долю секунды.

Килограмм – масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиновая цилиндрическая гиря, высота и диаметр которой равны по 39 мм).

Секунда – продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей.

Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2?10^–7 Н на каждый метр длины.

Кельвин – 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг.

Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540?1012 Гц.

ОФС.1.1.0002.15 Единицы международной системы (СИ), используемые в фармакопее

Содержимое (Table of Contents)

МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (СИ)

Международная система единиц в настоящее время включает в себя два класса единиц физических величин: основные единицы и производные единицы[1]. Класс основных единиц состоит из семи независимых единиц, определения которых приведены в табл. 1.

Производными единицами системы называются единицы физических величин, которые могут быть получены из основных единиц посредством соответствующих алгебраических отношений. Единицы таких величин, используемых фармакопеей, приведены в табл. 2.

[1] Используемые определения единиц Международной системы (СИ) приняты Международным комитетом мер и весов.

Существовавший ранее  отдельный класс вспомогательных единиц, содержащий две единицы: угол на плоскости и пространственный угол, 20-й Конференцией (1995 г. ) Международного комитета мер и весов включен в класс производных единиц.

[1] Используемые определения единиц Международной системы (СИ) приняты Международным комитетом мер и весов.

Существовавший ранее  отдельный класс вспомогательных единиц, содержащий две единицы: угол на плоскости и пространственный угол, 20-й Конференцией (1995 г.) Международного комитета мер и весов включен в класс производных единиц.

Основные единицы СИ

Таблица 1 — Основные единицы СИ

Величина		Единица		Определение
Наименование	Символ	Наименование	Обозначение
Длина	l	метр	м	Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени  299 792 458 c-1.
Масса	т	килограмм	кг	Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.
Время	t	секунда	с	Секунда есть время, равное      9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного (квантового) состояния атома цезия-133 в покое при 0 К при отсутствии возмущения внешними полями.
Электрический ток (сила электрического тока)	I	ампер	А	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 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 × 10-7 Н.
Термодинамическая температура	Т	кельвин	К	Кельвин есть единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
Количество вещества	п	моль	моль	Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. Моль также может отражать количество специализированных структурных единиц, таких как атомы, молекулы, ионы, электроны и другие частицы или специфицированные группы частиц.
Сила света	Iv	кандела	кд	Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 × 1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Производные единицы СИ и их соответствие другим единицам

Таблица 2- Производные единицы СИ и их соответствие другим единицам

Таблица 2- Производные единицы СИ и их соответствие другим единицам

В табл. 3 приведены внесистемные единицы, не входящие в систему СИ, допустимые к применению наравне с единицами СИ, и единицы, временно допустимые к применению. 

Внесистемные единицы, допустимые и временно допустимые к применению наравне с единицами СИ

Таблица 3 — Внесистемные единицы, допустимые и временно допустимые к применению наравне с единицами СИ

Множительные приставки, используемые для образования обозначений десятичных дольных и кратных единиц, приведены в табл. 4.

 Множители и приставки, используемые для образования обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ

Таблица 4 — Множители и приставки, используемые для образования обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ

В фармакопее для единиц измерения физических величин используются общепринятые сокращения, которые приведены в табл. 5.

Сокращения единиц измерения, применяемые в фармакопее

Таблица 5 — Сокращения единиц измерения, применяемые в фармакопее

Наименование единицы измерения	Сокращение
Единицы измерения массы
грамм	г
миллиграмм	мг
Единицы измерения объема (вместимости)
литр	л
миллилитр	мл
микролитр	мкл
Единицы измерения длины
метр	м
сантиметр	см
дециметр	дм
Единицы измерения времени
сутки	сут
час	ч
минута	мин
секунда	с
миллисекунда	мс
микросекунда	мкс
Единицы измерения давления
паскаль	Па
миллиметр ртутного столба (торр)	мм рт. ст. (торр)
бар	бар
атмосфера	атм
килограмм-сила на квадратный сантиметр	кгс/см2
фунт-сила на квадратный дюйм	psi
Единицы измерения силы
ньютон	Н
дина	дин
килопонд	кп
Единицы измерения работы, энергии и количества теплоты
джоуль	Дж
эрг	эрг
калория	кал
Единица измерения мощности
ватт	Вт
Единица измерения частоты
герц	Гц
Единицы температуры
кельвин	К
градус Цельсия	˚С
Единица измерения динамической вязкости
пуаз	П
Единица измерения кинематической вязкости
стокс	Ст
Единицы  измерения радиоактивности
беккерель	Бк
кюри	Ки
Единцы измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения
грей	Гр
рад	рад
Единица измерения силы электрического тока
ампер	А
Единица измерения электрического потенциала
вольт	В
Единица измерения электрического сопротивления
ом	Ом
Единица измерения электрического заряда
кулон	Кл

Примечания.

1. Радиан – угловая величина дуги между двумя радиусами окружности, равная радиусу.
2. Условия центрифугирования определяются отношением величины центробежного ускорения к средней величине ускорения свободного падения (g), которая принимается равной 9,80665 м∙с^-2.
3. Некоторые величины применяют без размерности (относительная плотность; оптическая плотность; удельный и молярный показатели поглощения; показатель преломления)».

Поделиться ссылкой:

МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 19. Москва, 2011, стр. 534-535

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: А. С. Дойников

МЕЖДУНАРО́ДНАЯ СИСТЕ́МА ЕДИНИ́Ц (Le Système international d’unités), ко­ге­рент­ная сис­те­ма еди­ниц из­ме­ре­ний, при­ня­тая в 1960 11-й Ге­не­раль­ной кон­фе­рен­ци­ей по ме­рам и ве­сам (ГКМВ). Со­кра­щён­ное обо­зна­че­ние сис­те­мы – $\ce{SI}$ (в рус. транс­крип­ции – СИ). До­ку­мент, рег­ла­мен­ти­рую­щий СИ, со­дер­жит на­име­но­ва­ния и обо­зна­че­ния еди­ниц и де­ся­тич­ных при­ста­вок к ним (см. Доль­ные и крат­ные еди­ни­цы) вме­сте с пра­ви­ла­ми их на­пи­са­ния и ис­поль­зо­ва­ния. С пред­ло­же­ни­ем о раз­ра­бот­ке еди­ной М. с. е. вы­сту­пил в 1948 Ме­ж­ду­нар. со­юз тео­ре­тич. и при­клад­ной фи­зи­ки. М. с. е. раз­ра­бо­та­на с це­лью прак­тич. при­ме­не­ния вме­сто слож­ной со­во­куп­но­сти сис­тем еди­ниц из­ме­ре­ний и отд. вне­сис­тем­ных еди­ниц, сло­жив­шей­ся на ос­но­ве мет­ри­че­ской сис­те­мы мер, и уп­ро­ще­ния поль­зо­ва­ния еди­ни­ца­ми из­ме­ре­ний. СИ раз­ви­ва­ет­ся в со­от­вет­ст­вии с рас­ту­щи­ми ми­ро­вы­ми тре­бо­ва­ния­ми к из­ме­ре­ни­ям всех уров­ней точ­но­сти и во всех об­лас­тях нау­ки, тех­но­ло­гий и дея­тель­но­сти. При этом пе­ре­смат­ри­ва­ют­ся оп­ре­де­ле­ния осн. еди­ниц в свя­зи с раз­ви­ти­ем нау­ки и со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем ме­то­дов вос­про­из­ве­де­ния шкал из­ме­ре­ний с опо­рой на фун­да­мен­таль­ные фи­зи­че­ские кон­стан­ты.

СИ по­строе­на по об­ще­при­ня­тым для сис­тем еди­ниц прин­ци­пам, впер­вые при­ме­нён­ным в 1832 К. Га­ус­сом при по­строе­нии Га­ус­са сис­те­мы еди­ниц. В сис­те­ме ус­та­нав­ли­ва­ют оп­ре­де­ле­ния раз­ме­ров не­сколь­ких осн. еди­ниц (по воз­мож­но­сти не­за­ви­си­мых друг от дру­га). Раз­ме­ры про­из­вод­ных еди­ниц определяют на ос­но­ва­нии урав­не­ний, свя­зы­ваю­щих их с ос­нов­ны­ми и др. про­из­вод­ны­ми еди­ни­ца­ми. Вы­бор осн. еди­ниц и их чис­ло нель­зя обос­но­вать тео­ре­ти­че­ски. Кри­те­ри­ем яв­ля­ет­ся це­ле­со­об­раз­ность прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния дан­ной сис­те­мы. Ис­то­ри­че­ски сло­жи­лось так, что осн. еди­ни­ца­ми СИ ста­ли метр, ки­ло­грамм, се­кун­да, ам­пер, кель­вин, кан­де­ла и моль, обо­зна­че­ния ко­то­рых пред­став­ле­ны в табл. 1. Дос­то­ин­ст­ва­ми СИ яв­ля­ют­ся её уни­вер­саль­ность (ох­ва­ты­ва­ет все от­рас­ли нау­ки и тех­ни­ки) и ко­ге­рент­ность, т. е. со­гла­со­ван­ность про­из­вод­ных еди­ниц, ко­то­рые об­ра­зу­ют­ся по урав­не­ни­ям, не со­дер­жа­щим ко­эф. про­пор­цио­наль­но­сти. Бла­го­да­ря это­му при расчётах, если вы­ра­жать зна­че­ния всех ве­ли­чин в еди­ни­цах СИ, в фор­му­лы не тре­бу­ет­ся вво­дить ко­эф­фи­ци­ен­ты, за­ви­ся­щие от вы­бо­ра еди­ниц.

Дли­тель­ное вре­мя еди­ни­цы плос­ко­го уг­ла – ра­ди­ан и те­лес­но­го уг­ла – сте­ра­ди­ан счи­та­лись в СИ до­пол­ни­тель­ны­ми к осн. еди­ни­ца­м для об­ра­зо­ва­ния про­из­вод­ных еди­ниц. В 1995 ре­ше­ни­ем 20-й ГКМВ класс до­пол­нит. еди­ниц ис­клю­чён из СИ, а ра­ди­ан и сте­ра­ди­ан от­не­се­ны к без­раз­мер­ным про­из­вод­ным еди­ни­цам, имею­щим собств. на­име­но­ва­ния и обо­зна­че­ния для ис­поль­зо­ва­ния в обо­зна­че­ни­ях про­из­вод­ных еди­ниц, за­ви­ся­щих от плос­ко­го или те­лес­но­го уг­ла. В ка­че­ст­ве осн. еди­ни­цы СИ ис­поль­зу­ет­ся так­же ариф­ме­тич. еди­ни­ца (обо­зна­че­ние «1») для без­раз­мер­ных ве­ли­чин и ве­ли­чин, свя­зан­ных с чис­лом объ­ек­тов. В вы­ра­же­нии зна­че­ний без­раз­мер­ных ве­ли­чин обо­зна­че­ние еди­ни­цы «1» не пи­шет­ся, но обо­зна­че­ния доль­ных от неё еди­ниц – % (про­цент), ‰ (про­мил­ле) и млн^–1 (мил­ли­он­ная до­ля, ppm) – ис­поль­зу­ют­ся в об­щем для СИ по­ряд­ке.

При­ме­ры про­из­вод­ных еди­ниц СИ при­ве­де­ны в табл. 2. Не­ко­то­рым про­из­вод­ным еди­ни­цам СИ при­свое­ны спец. на­име­но­ва­ния для уп­ро­щён­ной фор­мы вы­ра­же­ния час­то ис­поль­зуе­мых ком­би­на­ций осн. еди­ниц. Та­ки­ми про­из­вод­ны­ми еди­ни­ца­ми яв­ля­ют­ся: ра­ди­ан, сте­ра­ди­ан, герц, нью­тон, пас­каль, джо­уль, ватт, ку­лон, вольт, фа­рад, ом, си­менс, ве­бер, тес­ла, ген­ри, гра­дус Цель­сия, лю­мен, люкс, бек­ке­рель, грэй, зи­верт и ус­та­нов­лен­ная 21-й ГКМВ в 1999 еди­ни­ца ка­та­ли­тич. ак­тив­но­сти – ка­тал (1 кат = 1 с^–1·моль). Ес­ли назв. еди­ни­цы про­ис­хо­дит от име­ни соб­ст­вен­но­го, то её обо­зна­че­ние на­чи­на­ет­ся с про­пис­ной бу­к­вы; напр., ам­пер – А, кель­вин – К, герц – Гц, ку­лон – Кл. Во всех ос­таль­ных слу­ча­ях обо­зна­че­ние еди­ни­цы на­чи­на­ет­ся со строч­ной бу­к­вы; напр., метр – м, се­кун­да – с, моль – моль. Обо­зна­че­ния еди­ниц пи­шут­ся с ин­тер­ва­лом по­сле чис­ло­вых зна­че­ний ве­ли­чин.

В СИ ус­та­нов­ле­ны спец. при­став­ки для об­ра­зо­ва­ния на­име­но­ва­ний и обо­зна­че­ний де­ся­тич­ных доль­ных и крат­ных еди­ниц. До­пус­ка­ет­ся при­ме­не­ние при­ста­вок с лю­бы­ми осн. еди­ни­ца­ми и про­из­вод­ны­ми еди­ни­ца­ми со спец. на­име­но­ва­ния­ми. Сло­во с при­став­кой об­ра­зу­ет­ся при слия­нии в од­но сло­во на­име­но­ва­ния при­став­ки и на­име­но­ва­ния еди­ни­цы. Слит­но пи­шут­ся и обо­зна­че­ния при­став­ки и еди­ни­цы из­ме­ре­ния. Со­став­ное обо­зна­че­ние, в свою оче­редь, мо­жет быть воз­ве­де­но в лю­бую сте­пень. На­име­но­ва­ние осн. еди­ни­цы ки­ло­грамм в си­лу ис­то­рич. при­чин уже со­дер­жит при­став­ку. Для крат­ных и доль­ных зна­че­ний ки­ло­грам­ма при­став­ку при­сое­ди­ня­ют не к ки­ло­грам­му, а к грам­му. При­став­ки для об­ра­зо­ва­ния де­ся­тич­ных доль­ных и крат­ных еди­ниц не долж­ны ис­поль­зо­вать­ся для сте­пе­ней чис­ла 2. Для крат­ных дво­ич­ных еди­ниц ко­ли­че­ст­ва ин­фор­ма­ции – бит и байт – ис­поль­зу­ют­ся спец. при­ставки; напр.: 1 Ки­бит (1 ки­би­бит) = 2¹⁰ бит = 1024 бит; 1 МиБ (1 ме­би­байт) = 2²⁰ Б = 1048576 Б.

Еди­ни­цы СИ ре­ко­мен­ду­ет­ся ис­поль­зо­вать во всех об­лас­тях нау­ки и тех­ни­ки. Од­на­ко до­пус­ти­мо при­ме­нять не­ко­то­рые вне­сис­тем­ные еди­ни­цы: ми­ну­та, час, су­тки, уг­ло­вой гра­дус, уг­ло­вая ми­ну­та, уг­ло­вая се­кун­да, гек­тар, литр, тон­на, элек­трон­вольт, бар, мил­ли­метр ртут­но­го стол­ба, анг­с­т­рем, ми­ля, ди­на, эрг и др. При ис­поль­зо­ва­нии вне­сис­тем­ных еди­ниц при­ме­ня­ют­ся пе­ре­вод­ные ко­эф­фи­ци­ен­ты к еди­ни­цам СИ.

Все через константы Единицы системы СИ хотят определить с помощью фундаментальных постоянных: Наука и техника: Lenta.ru

На Генеральной конференции по мерам и весам, прошедшей в Париже, было принято во многом революционное предложение: принять новые определения четырех основных единиц СИ — ампер, моль, кельвин и килограмм. Если все сложится хорошо, то определения будут утверждены уже к 2014 году и СИ, по сути, вернется к идеалам французской революции, когда-то ее породившей. Кроме того, это хорошие новости для килограмма — последней величины, определяемой (кстати, уже с 1889 года) при помощи конкретного эталона.

Первые шаги метрической системы

Гравюра 1800 года, демонстрирующая повсеместное применение метрической системы

Lenta.ru

Надо сказать, что впервые вопросом создания всемирной системы точного определения мер (если брать в расчет только относительно недавнее прошлое, не учитывая, например, опыт Древнего Египта) люди всерьез озаботились лишь в конце XVIII века. В то время эту идею усиленно продвигали ученые (например, хорошо известный Джеймс Уатт) и промышленники — и тем и другим, хоть и для разных нужд, было необходимо точно измерять массу, площадь, расстояние, длину и многие другие величины. Многие страны на тот момент начали согласовывать собственные системы мер — так, Испания объединилась с Францией, а Россия — с Великобританией.

В 1789 году король Франции Людовик XVI поручил группе ученых, куда входили Пьер Лаплас, Адриен Лежандр, Антуан Лавуазье и многие другие светила мировой науки того времени, разработать единую метрическую систему. Потребность в точных измерениях в государстве на тот момент стояла особенно остро — по подсчетам историков, с учетом вариаций одних и тех же единиц измерения в разных городах, в стране насчитывалось до 250 тысяч различных единиц измерения.

Людовик не дожил до ввода в обиход новой метрической системы — ему, как известно, в 1793 году отрубили голову. В том же году, кстати, французы попытались перейти на десятичное время — 10-часовые сутки, по 100 минут в каждом часе (революционеры вообще стремились все переустроить по-новому). Эта идея, однако, столкнулась с таким количеством трудностей, что очень скоро от нее отказались. Несмотря на эту неудачу, в 1795 году метрическая система была принята официально, то есть в соответствующих правительственных документах появились прописанные определения единиц длины, площади, объема и массы.

Новая система с самого начала планировалась как универсальная, — один из ее создателей Мари Кондорсе даже придумал для этого формулу á tous les temps, pour tous les peuples («для всех народов на все времена»), — то есть определения единиц измерения не должны были зависеть от эталонов, хранящихся в какой-то одной стране. Чтобы исполнить задуманное, все определения решено было построить на одной-единственной единице, взятой из природы.

Ею стал метр (килограмм определялся как масса одного литра — кубического дециметра — воды), который, по настоянию Лапласа, определили как десятимиллионную часть четверти меридиана (тогда форма планеты считалась идеально сферической). Тогда же для названий единиц были придуманы десятичные приставки, как, например, «кило» или «милли». В 1799 году были изготовлены первые эталоны метра и килограмма из платины для практического использования (кроме этого, для углов были введены грады, которых в прямом угле 100 штук), а метрическая система во Франции была провозглашена обязательной к применению.

Россия в 1736 году (то есть, почти за 60 лет до французов) предпринимала попытки создать собственную метрическую систему. Этим занималась Комиссия об учреждении весов и мер. Первоначально предполагалось даже положить в основу отечественной системы некоторые постоянные (размеры градуса земного меридиана и вес чистой воды или золота). Однако осуществить грандиозные планы не удалось. Поэтому метрическая система была введена только в 1917 году уже при советской власти.

Надо сказать, что поначалу ученые были ужасно довольны введенной системой, однако в 1837 году астроном и математик Фридрих Бессель обнаружил, что длина четверти меридиана (если сравнивать ее с «архивным метром» — такое прозвище получил эталон метра 1799 года) составляет 10 000 856 метров. Из этого немедленно вытекало, что архивный метр короче метра из определения 1795 года почти на 0,1 архивного миллиметра. Для точных измерений это была настоящая катастрофа. Дальнейшие измерения давали каждый раз новые результаты (теперь мы знаем, что все дело в неправильной форме Земли).

В 1872 году была сформирована международная (на тот момент метрическая система уже была принята рядом стран, например, в Голландии, Испании, Италии и Германской империи) комиссия, которая попыталась решить возникшие трудности. В результате ее работы было решено считать метром не одну десятимиллионную часть четверти меридиана, а хранящийся во Франции архивный эталон. Свой эталон сделали и для килограмма, который вследствие этого потерял связь с метром. В результате комиссия отвергла сразу два принципа, заложенных в основу метрической системы — сведение всего к одной единице и использование природных объектов.

В 1875 году была созвана первая Метрическая конвенция, результатом которой стало подписание 17 странами договора об использовании метрической системы (включая Россию, которая, правда, до 1917 года так и не сделала метрическую систему обязательной). Каждая из стран получила по копии главного килограмма и главного метра из Франции.

Наше время

Описывать поэтапно, как метрическая система завоевывала мир, пожалуй, не стоит — в XX веке было создано сразу несколько систем, которые использовали разный набор базовых единиц для измерения всего на свете, и из-за этого считались «совершенно разными». Речь идет, конечно, о СГС (сантиметр-грамм-секунда), МКСА (метр-килограмм-секунда-ампер), экзотическая из-за узости своего применения МКГСС (метр, килограмм-сила и секунда) и многие другие.

В 1948 году Международный Союз чистой и прикладной физики приступил к разработке универсальной системы, которая включала бы в себя все единицы измерения. Так, в 1960 году на первой Генеральной конференции по мерам и весам была создана система СИ (вопреки расхожему мнению, SI означает не «Система интернациональная», а происходит от Le Système International d’Unités, то есть «Интернациональная система весов», поэтому употребление словосочетания «система СИ» является допустимым). Основными единицами системы стали ампер (сила тока), моль (количество вещества), килограмм (масса), кельвин (температура), секунда (время), метр (расстояние) и кандела (cила света).

Одна из копий эталона килограмма. Фото Danish National Metrology Institute

Lenta.ru

Тогда же физики перешли к более абстрактным, с точки зрения обывателя, определениям единиц измерения. Так, с самого начала существования системы метр перестал соотноситься с неким физическим эталоном. Согласно определению 1960 года, метр представляет собой расстояние, равное 1 650 763,73 длинам волн излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона ⁸⁶Kr в вакууме. В отличие от эталонного это определение хорошо тем, что позволяет всякой физической лаборатории при достаточном оснащении самостоятельно калибровать свою технику в независимости от где-то хранящегося платиново-иридиевого бруска. Фактически это определение — возвращение к заявленному основателями метрической системы идеалу: для определения величины берется природный объект.

Через 23 года это определение также перестало удовлетворять физиков — из-за квантовых эффектов оно на тот момент уже было слишком грубым, поэтому на 17-й Генеральной конференции по мерам и весам метр был определен как расстояние, проходимое светом за одну 299 792 458-ю долю секунды в вакууме. Следствием нового определения стало то, что метр оказался привязан к фундаментальной константе c и секунде. Как следствие, скорость света стала постоянной и отныне в точности равна 299 792 458 метрам в секунду.

Аналогичным (связанным с константами и другими величинами) образом были переопределены секунда и кандела. Так, с 1967 года секунда — это промежуток времени равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями F = 4, M = 0 и F = 3, M = 0 основного состояния атома цезия-133. В 1997 году в определение были внесены поправки, согласно которым атом следует рассматривать в состоянии покоя при абсолютном нуле в отсутствие внешних полей.

Наконец, кандела — сила света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540×10¹² герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Ватт на стерадиан (ватт выражается через остальные единцы СИ, а стерадиан — единица измерения телесного угла — считается внесистемной, однако легко воспроизводимой в лаборатории с участием того же метра). Тут, кстати, надо заметить, что до 1967 года кандела называлась свечой, а ее величина определялась через излучение затвердевавшего расплава платины.

Будущее системы

Взаимоотношение между единицами измерения и константами с учетом новых предложений. Иллюстрация пользователя Wikipetzi с сайта wikipedia.org

Lenta.ru

В конце октября 2011 года Генеральная конференция по мерам и весам приняла предложение, согласно которому планируется переопределить остальные четыре величины — ампер, килограмм, моль и кельвин. Определять их планируется через фундаментальные константы и другие единицы.

Проще всего, пожалуй, будет разобраться с молем. Согласно современному определению, один моль — это такое количество вещества, которое содержит ровно N_A (постоянная Авогадро) структурных частиц. В свою очередь, эта постоянная равна количеству атомов в 12 граммах углерода-12. Вместо этого предлагается зафиксировать значение постоянной Авогадро равной 6,02214N x 10²³, где N означает, что по поводу этих знаков после запятой все еще ведется спор, а определение оставить тем же.

Что касается ампера, то в настоящий момент его определение звучит так: один ампер — это сила постоянного тока, текущего в каждом из двух параллельных бесконечно длинных бесконечно малого кругового сечения проводников в вакууме на расстоянии 1 метр, и создающая силу взаимодействия между ними 2×10
^-7 ньютонов на каждый метр длины проводника.

Так как в природе бесконечные проводники в вакууме встречаются нечасто, то воспроизведение такого определения в лаборатории представляется делом довольно затруднительным. Именно поэтому ученые предлагают определить ампер по-другому. Ампером предлагается назвать такую силу тока, при которой через сечение проводника за одну секунду проходит такой заряд (равный, по определению, кстати, одному кулону), что элементарный электрический заряд составляет от него ровно 1,60217653 x 10^-19 часть. Как ни странно, но новое определение ампера вызывает больше всего нареканий. Дело в том, что оно не зависит в таком виде от метра и килограмма, однако при этом квантовые эффекты, которые раньше входили «в состав» определения, теперь будут давать погрешность измерений.

Аналогичным образом определяются кельвин и килограмм (определение последнего не менялось с 1889 года) — второй выражается через секунду, метр и постоянную Планка, а первый — через метр, секунду, килограмм и постоянную Больцмана. При этом численные значения постоянных полагаются равными 1,3806505 x 10^-23 и 6,6260693 x 10^-34 соответственно.

Вместо заключения

Надо сказать, что у нового предложения много критиков. Некоторые, например, возмущены излишней абстрактностью, кто-то говорит, что столь фундаментальные изменения нужно «обсуждать всем миром», а третьи опасаются, что человечество может и не заметить, если какие-то фундаментальные константы вдруг не окажутся константами. В свою очередь, для определения килограмма существует несколько альтернативных предложений, связанных, например, с созданием более совершенного эталона (подробно об этом можно почитать здесь) или применением на практике целочисленного квантового эффекта Холла.

Нам остается только дождаться 2014 года, чтобы узнать, получится ли у физиков вернуть метрическую систему к идеям Лапласа и Лежандра. Ничего плохого, в этом, кажется, нет.

Основы СИ: базовые и производные единицы

Международная система единиц (СИ) | Единицы, факты и определение

Понимание Международной системы единиц и ее семи основных единиц СИ

Обзор Международной системы единиц.

Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео по этой статье

Международная система единиц (СИ) , французский Système International d’Unités , международная десятичная система мер и весов, производная от метрической системы единиц и расширяющая ее . Принятый 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) в 1960 году, на всех языках это сокращенное название SI.

Подробнее по этой теме

измерительная система: Международная система единиц

Так же, как первоначальная концепция метрической системы выросла из проблем, с которыми столкнулись ученые при работе со средневековой системой…

Быстрый прогресс науки и техники в XIX и XX веках способствовал развитию нескольких перекрывающихся систем единиц измерения, поскольку ученые импровизировали для удовлетворения практических потребностей своих дисциплин. Ранняя международная система, разработанная для исправления этой ситуации, называлась системой метр-килограмм-секунда (MKS). В 1948 году CGPM добавила три новых единицы (среди прочих): единицу силы (ньютон), определяемую как сила, которая придает массе в один килограмм ускорение на один метр в секунду в секунду; единица энергии (джоуль), определяемая как работа, совершаемая при смещении точки приложения ньютона на один метр в направлении силы; и единица мощности (ватт), которая представляет собой мощность, которая за одну секунду дает энергию в один джоуль.Все три подразделения названы в честь выдающихся ученых.

Понять концепцию производных единиц измерения

Обзор единиц, производных от семи основных единиц Международной системы единиц.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотрите все видеоролики к этой статье

Международная система 1960 года основана на системе MKS. Его семь основных единиц, из которых происходят другие единицы, были определены следующим образом: длина — метр, определяемый как расстояние, проходимое светом в вакууме за 1/299 792 458 секунд; для массы — килограмм, равный 1 000 граммов, как это определено международным прототипом килограмма платино-иридия, хранящимся в Международном бюро мер и весов в Севре, Франция; для времени, второго, длительность 9 192 631 770 периодов излучения, связанного с указанным переходом атома цезия-133; для электрического тока — ампер, то есть ток, который, если его поддерживать в двух проводах, расположенных на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме, будет создавать силу 2 × 10 ^-7 ньютон на метр длины; для силы света кандела, определяемая как интенсивность в данном направлении источника, излучающего излучение с частотой 540 × 10 ¹² герц и имеющего силу излучения в этом направлении ¹ / ₆₈₃ ватт на стерадиан; для количества вещества, моль, определяемый как содержащий столько элементарных единиц вещества, сколько атомов в 0.012 кг углерода-12; а для термодинамической температуры — кельвин.

20 мая 2019 года CGPM переопределила килограмм, ампер, моль и кельвин с точки зрения фундаментальных физических констант. Для килограмма выбрана постоянная Планка, которая равна 6,62607015 × 10 ⁻³⁴ джоуль-секунда. Один джоуль равен одному килограмму на квадратный метр на секунду в квадрате. Поскольку секундомер и метр уже определены, килограмм будет определяться путем точных измерений постоянной Планка.Ампер был переопределен таким образом, чтобы элементарный заряд был равен 1,602176634 × 10 ⁻¹⁹ кулонов. Кельвин был переопределен таким образом, что постоянная Больцмана была равна 1,380649 × 10 ⁻²³ джоулей на кельвин, а моль был переопределен таким образом, что постоянная Авогадро была равна 6,02214076 × 10 ²³ на моль.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Широко используемые единицы в системе СИ

Список широко используемых единиц в системе СИ представлен в таблице.

Метрические преобразования

Список метрических преобразований представлен в таблице.

Редакторы Encyclopaedia Britannica. Последней редакцией и обновлением этой статьи был Эрик Грегерсен, старший редактор.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• измерительная система: Международная система единиц

  Точно так же, как первоначальная концепция метрической системы выросла из проблем, с которыми ученые столкнулись при работе со средневековой системой, так и новая система выросла из проблем, с которыми столкнулось значительно увеличившееся научное сообщество в процессе распространения…

• Принципы физических наук: Законы движения

  Таким образом, в Международной системе единиц (СИ), в которой единицами измерения являются стандартный килограмм, стандартный метр и стандартная секунда, сила единицы величины — это сила, которая, приложенная к массе в один килограмм, вызывает его скорость будет постепенно увеличиваться на один метр в секунду…

• механика: единицы и размеры

  … единицы измерения обозначены в Международной системе единиц (Système International d’Unités), или сокращенно SI.Они основаны на метрической системе, впервые официально принятой Францией в 1795 году. Другие единицы, такие как британская инженерная система, все еще используются в некоторых местах, но это…

Полное руководство по единицам СИ и преобразованию единиц

Внимание: Этот пост был написан несколько лет назад и может не отражать последние изменения в программе AP®. Мы постепенно обновляем эти сообщения и удалим этот отказ от ответственности после обновления этого сообщения.Спасибо за ваше терпение!

Единицы чрезвычайно важны в изучении естественных наук. Без них число — это просто число без всякого смысла. Système international d’unités (система SI) — это стандарт, упрощающий международную научную коммуникацию. Эта система включает семь базовых величин и 16 префиксов, обозначающих сумму.

В этих справочных таблицах показаны различные основы и префиксы, используемые для обозначения метрических единиц в системе СИ.

Эти базовые единицы можно комбинировать с любым из префиксов для создания единиц, наиболее подходящих для того, что измеряется.Например, вы не измерили бы расстояние от Лос-Анджелеса до Нью-Йорка в метрах, базовой единице. Вместо этого вы использовали бы километры или даже мегаметры. Различные базовые единицы также могут быть объединены в так называемые производные единицы. Например, скорость можно измерять в метрах в секунду или в километрах в наносекунду. Комбинации бесконечны.

Также обратите внимание, что в системе СИ используется много научных обозначений. Это упрощает запись чисел без большого количества нулей и десятичных знаков.Например, если бы мы записали все цифры, 1 микрометр был бы равен 0,000001 метру. Ясно, что отслеживать все эти нули может быть непросто, поэтому ученые любят максимально упрощать вещи. Если вы немного устали со своими навыками научной записи, обязательно освежите их, прежде чем решать практические задачи, указанные ниже. В качестве легкого напоминания помните, что сила десятичной дроби относится к количеству десятичных разрядов, на которые десятичная точка должна переместиться. Если степень положительная, двигайтесь вправо, добавляя нули к числу.Если степень отрицательная, переместитесь влево, добавив десятичные знаки.

Преобразование различных префиксов системы СИ — важный научный навык, требующий практики. Запоминание различных префиксов и их значений значительно упрощает выполнение этих преобразований, поэтому постарайтесь запомнить как можно больше. Конечно, вы всегда можете вернуться к таблицам выше.

Вот пример одноэтапного преобразования префиксов системы SI. Давайте попробуем преобразовать 955 килограммов в мегаграммы.{6}} = 0,995 мг

Другой способ решить эти проблемы — спросить: «Сколько килограммов умещается в 1 мегаграмме?» Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрите на значение двух единиц: 1 килограмм — это 10 ³ граммов, а 1 мегаграмм — это 10 ⁶ граммов. Если разделить мегаграммы на килограммы, мы увидим, что в 1 мегаграмме 1000 килограммов. Итак, мы можем установить другой коэффициент для решения преобразования:

955 кг \ times \ frac {1Mg} {1000kg} = 0,995Mg

Оба метода дают один и тот же ответ, но второй метод более простой и дает более простые вычисления.Используйте тот метод, который вам удобнее всего, но попробуйте использовать второй метод хотя бы для некоторых проблем.

Чтобы проверить свою работу, посмотрите таблицу преобразования префиксов. По мере продвижения по таблице наши числа должны быть меньше, а по мере продвижения вниз по таблице наши числа должны быть больше. В качестве примера возьмем предыдущую задачу. Префикс «мега» превышает «кило», поэтому число, связанное с мега, 0,955, было меньше, чем число, связанное с килограммом, 955. Более крупные единицы префикса всегда коррелируют с меньшими фактическими числами.

Практические проблемы с модулями СИ

Попробуйте выполнить эти базовые преобразования системы SI. После того, как вы попытаетесь решить все проблемы, просмотрите подробные решения ниже. Удачи!

1. 1000 метров в дециметры
2. 0.206 килопаскалей в паскали
3. 180 миллилитров в литры
4. 0.796 граммов в нанограммы
5. 1.65 гигалитров в мегалитры
6. 96,4 микролитров в литры
7. 2,29 миллисекунд в наносекунды
8. 185 фемтометров в миллиметры
9. 9.{4} дециметры

   2. 0.206 килопаскалей в паскали

   Глядя на таблицу преобразования, мы видим, что в одном килопаскале 10 ³ паскалей (базовая единица).

   0,206 килопаскалей \ times \ frac {1000 паскалей} {1 килопаскаль} = 206 паскалей

   3.180 миллилитров в литры

   Милли относится к 10 ^-3 , поэтому в одном литре 1000 миллилитров.

   180 мл \ times \ frac {1литр} {1000 мл} = 0.{-8} нанограмм

   Эта проблема поднимает особенно интересное свойство преобразования единиц СИ. Когда мы смотрим на таблицу преобразований, обратите внимание, что все коэффициенты преобразования указаны в экспоненциальном формате. То есть они имеют вид 10 ^x . Итак, еще один способ решить эти проблемы — просто подумать, сколько разрядов десятичная точка должна переместиться, чтобы успешно завершить преобразование. 7,98 x 10 ^-8 то же самое, что и 0,796 x 10 ^-9 , только с корректировкой для соответствия стандартной экспоненциальной нотации.Также обратите внимание, что нанограммы относятся к 10 ^-9 . Итак, для следующих проблем будет дано решение с использованием этого метода быстрого доступа.

   5. 1,65 гигалитра в мегалитры

   «Гига» относится к 10 ⁹ , а «мега» — к 10 ⁶ , поэтому разница между этими значениями составляет 10 ³ . Помните, что показатель степени должен быть положительным, потому что, когда мы конвертируем вниз в таблице преобразования, числа должны увеличиваться.

   1.{-4} километров

   Если у вас есть хотя бы половина из них, вы делаете отличную работу! Немного больше практики, и вы легко сможете конвертировать единицы СИ.

   К этому моменту вы, надеюсь, научитесь быстро и легко преобразовывать различные префиксы единиц СИ. Если нет, помните, что практика ведет к совершенству. Продолжайте пытаться, и скоро это покажется простым Запомните два ключевых момента: полезно запоминать таблицу префиксов, и лучший способ решить проблемы — это спросить: «Сколько первых единиц входит в одну из вторых?» Вы можете использовать эту информацию для постановки задачи анализа размеров, которая быстро даст вам ответ.

   Если у вас есть какие-либо советы или рекомендации по преобразованию единиц СИ, дайте нам знать в комментариях!

   Ищете практику по общей химии?

   Начните подготовку к общей химии с Альбертом. Начните подготовку к экзамену по общей химии сегодня .

   Стандартные единицы (единицы СИ) | Введение в химию

   Цель обучения

   • Признать единицы СИ и их важность для измерения

   ---

   Ключевые моменты

   • Каждая область науки включает в себя проведение измерений, понимание их и передачу их другим.Другими словами, мы все должны говорить на одном базовом языке.
   • Система СИ, также называемая метрической системой, используется во всем мире.
   • В системе СИ семь основных единиц: метр (м), килограмм (кг), секунда (ы), кельвин (K), ампер (A), моль (моль) и кандела. (CD).

   ---

   Срок

   • Система СИ Серия единиц, принятая и используемая во всем научном мире.

   ---

   Необходимость общего языка

   Каждая область науки включает в себя проведение измерений, понимание их и передачу их другим.Другими словами, мы все должны говорить на одном базовом языке. Независимо от того, являетесь ли вы химиком, физиком, биологом, инженером или даже врачом, вам нужен последовательный способ передачи информации о размере, массе, форме, температуре, времени, количестве, энергии, мощности и скорости.

   Представьте себе экран, на котором вы сейчас читаете этот текст. Это может быть ЖК-экран, состоящий из жидких кристаллов. Химик, разрабатывающий конкретный состав жидкого кристалла, должен осмысленно передавать информацию инженеру, чтобы инженер знал, как его производить.Инженер, в свою очередь, должен иметь возможность общаться с другими инженерами, физиками и химиками для проектирования печатных плат, экранов дисплеев и электронных интерфейсов остальной части компьютера. Если все эти люди не говорят на одном языке, предприятие никогда не сдвинется с мертвой точки.

   Международная система единиц (сокращенно SI, от французского Système international d’unités) — это метрическая система, используемая в науке, промышленности и медицине . В зависимости от вашего возраста и географического положения вы, возможно, хорошо знакомы с «имперской» системой, которая включает такие единицы измерения, как галлоны, футы, мили и фунты.Имперская система используется для «повседневных» измерений в нескольких местах, например в США. Но в большинстве стран мира (включая Европу) и во всех научных кругах широко используется система СИ.

   Химия — Научные единицы СИ и метрические единицы — YouTube Мистер Кози преподает научные единицы системы СИ, метрической системы и системы СКГ. Мистер Кози также разделяет основные префиксы и их значения. Научные измерения основаны на метрической системе, поэтому важно знать основные метрические единицы и префиксы.

   Единицы системы СИ

   В системе СИ семь основных единиц:

   • килограмм (кг), для массы
   • секунд, за время
   • кельвин (K), для температуры
   • Ампер (А), для электрического тока
   • моль (моль) для количества вещества
   • кандела (кд), для силы света
   • метр (м), на расстояние

   Семь единиц СИ На этом рисунке показаны основные единицы СИ и их комбинации, которые приводят к более сложным единицам измерения.

   Должно быть очевидно, что переход в современность значительно улучшил условия измерения для каждой базовой единицы в системе СИ, сделав измерение, например, силы света источника света стандартным измерением в каждой лаборатории в Мир. Источник света, рассчитанный на 20 кд, будет одинаковым независимо от того, произведен ли он в Соединенных Штатах, в Великобритании или где-либо еще. Использование системы SI предоставляет всем ученым и инженерам общий язык измерений.

   История системы SI

   У единиц измерения СИ интересная история. Со временем они были усовершенствованы для ясности и простоты.

   • Метр (м) или метр изначально определялся как 1/10 000 000 расстояния от экватора Земли до Северного полюса, измеренного на окружности, проходящей через Париж. Говоря современным языком, он определяется как расстояние, проходимое светом в вакууме за промежуток времени в 1/299 792 458 секунды.
   • Килограмм (кг) изначально определялся как масса литра (т.е.е., одной тысячной кубометра). В настоящее время она определяется как масса платино-иридиевого килограммового образца, хранимого Bureau International des Poids et Mesures в Севре, Франция.
   • Секунды были первоначально основаны на «стандартном дне», состоящем из 24 часов, при этом каждый час делился на 60 минут, а каждая минута — на 60 секунд. Однако теперь мы знаем, что полное вращение Земли на самом деле занимает 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Следовательно, секунда теперь определяется как продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
   • Ампер (A) — это мера количества электрического заряда, проходящего через точку в электрической цепи за единицу времени. 6,241 × 10 ¹⁸ электронов, или один кулон, в секунду составляет один ампер.
   • Кельвин (K) — единица термодинамической шкалы температур. Эта шкала начинается с 0 К. Приращение кельвина такое же, как и у градуса по шкале Цельсия (также называемой градусом Цельсия). Кельвин — это часть 1 / 273,16 термодинамической температуры тройной точки воды (точно 0.01 ° C или 32,018 ° F).
   • Моль (моль) — это число, связывающее молекулярную или атомную массу с постоянным числом частиц. Он определяется как количество вещества, которое содержит столько элементарных единиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12. {12} [/ латекс] Герц и который имеет интенсивность излучения в этом направлении 1/683 Вт на стерадиан.

   Показать исходники

   Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

   единиц СИ

   единиц СИ

   Вернуться на страницу указателя измерений

   Базовые единицы СИ и префиксы СИ

   В 1960 году Генеральная конференция по мерам и весам приняла International
   Система единиц (или SI, после французского le Systme International d ‘
   Units) , то есть — особый выбор метрических единиц. В этой системе девять SI
   базовые единицы, единицы СИ, из которых могут быть выведены все остальные.

   Одним из преимуществ любой метрической системы является то, что это десятичная система. В СИ
   большая или меньшая единица физической величины обозначается префиксом СИ ,
   Это префикс , используемый в Международной системе для обозначения степени десяти. Для
   Например, базовой единицей длины в СИ является метр, а 10 ^-2 метр называется
   сенти метр.Таким образом, 2,80 сантиметра равны 2,80 x 10 ^-2 метра.
   Основные единицы, используемые в химии: длина, масса, время и температура.

   Длина

   метр (м) — это базовая единица измерения длины в системе СИ. Путем комбинирования с одним из
   Приставки СИ, вы можете получить единицу подходящего размера для любого измерения длины.

   Масса

   килограмм (кг) — это базовая единица массы в системе СИ. Это несколько необычный
   базовый блок в том смысле, что он содержит префикс. Чтобы сформировать другие единицы массы СИ, к
   слово грамм (г), чтобы дать соответствующую единицу.

   Время

   секунд — это базовая единица времени в системе СИ. Использование префиксов, таких как милли-,
   микро-, нано-, мы можем создавать устройства, подходящие для измерения быстрых событий. Если мы
   при измерении времени для более медленных событий мы используем минут и часов , которые не являются SI
   единицы измерения.

   Температура

   В настоящее время используются три температурных шкалы. Их единицы: ^o F (градусы
   По Фаренгейту), ^o C (градусы Цельсия) и K (кельвин). Шкала Фаренгейта равна
   обычно используется в США вне лаборатории. Шкала Цельсия — это
   шкала температур в общенаучном использовании. По этой шкале точка замерзания воды равна
   0 ^o C, а температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении составляет 100 ^o C.Базовая единица температуры SI для температуры — кельвин (K) . Шкала Кельвина — это
   шкала абсолютной температуры, то есть шкала, на которой указана минимально возможная температура.
   нуль. Шкалы Цельсия и Кельвина имеют единицы одинакового размера, но 0 ^o C составляет
   равна 273,15 К. Это позволяет легко переводить одну шкалу в другую.

   Преобразователи

   Предположим, мы хотим преобразовать 23 мм в эквивалентную длину, выраженную в см.Сначала мы построим коэффициент преобразования.

   1000 мм = 1 м = 100 см

   1000 мм = 100 см

   10 мм = 1 см

   Из этого можно сделать два коэффициента преобразования. Сначала разделите каждую сторону на 10
   мм.

   10 мм / 10 мм = 1 = 1 см / 10
   мм (этот коэффициент преобразует из мм в см — он преобразует
   от блока снизу к блоку сверху)

   Мы могли разделить каждую сторону на 1 см и получить этот коэффициент пересчета.

   10 мм / 1 см = 1 см / 1 см = 1 (это
   коэффициент преобразует из см в мм)

   Затем мы берем количество, которое нужно преобразовать, и умножаем его на
   коэффициент преобразования, который приведет к отмене всех единиц, кроме желаемой.

   		1 см
   23 мм	х	——	=	2,3 см
   		10 мм

   Вернуться на страницу указателя измерений

   Единицы СИ — Chemistry LibreTexts

   1. Последнее обновление

   2. Сохранить как PDF
   1. Базовые единицы
   2. Производные единицы
   3. Префиксы
   4. Температура
      1. Масса
      2. Длина
   5. Объем
   6. Энергия
   7. Количество веществ
   8. 80 Распределение
   9. 803
   12. Атрибуты 99680 Справочные материалы 996803

       Международная система единиц (СИ) — это система единиц измерения, которая широко используется во всем мире.Эта современная форма метрической системы основана на цифре 10 для удобства. Установлены единицы префиксов, известные как префиксы SI, или метрические префиксы (или единицы). Префиксы указывают, является ли единица кратной или дробной от десятичной. Это позволяет уменьшить нули очень небольшого числа или очень большого числа, такого как 0,000000001 метр и 7 500 000 джоулей, до 1 нанометра и 7,5 мегаджоулей соответственно. Эти префиксы SI также имеют набор символов, предшествующих символу единицы.

       Однако такие страны, как США, Либерия и Берма, официально не приняли Международную систему единиц в качестве своей основной системы измерений. Поскольку единицы СИ существуют почти во всем мире, научная и математическая область будет использовать эти единицы СИ, чтобы упростить обмен данными друг с другом благодаря общему набору измерений.

       Базовые блоки

       СИ содержит семь БАЗОВЫХ ЕДИНИЦ, каждая из которых представляет различные виды физической величины.Они обычно используются в качестве условных обозначений.

       ФИЗИЧЕСКОЕ КОЛИЧЕСТВО	НАИМЕНОВАНИЕ УСТРОЙСТВА	СОКРАЩЕНИЕ
       Масса	Килограмм	кг
       Длина	Метр	м
       Время	Второй	с
       Температура	Кельвина	К
       Количество вещества	Моль	моль
       Электрический ток	Ампер	А
       Сила света	Кандела	кд

       Производные единицы

       Производные единицы

       создаются математическими отношениями между другими базовыми единицами и выражаются в сочетании основных и основных величин.

       ПРОИЗВОДНОЕ КОЛИЧЕСТВО	НАЗВАНИЕ	СОКРАЩЕНИЕ
       Площадь	Квадратный метр	м 2
       Объем	Кубический метр	м 3
       Массовая плотность	Килограмм на кубический метр	кг / м 3
       Удельный объем	Кубический метр на килограмм	м 3 / кг
       Температура Цельсия	градуса Цельсия	o С

       Префиксы

       В метрических единицах используется префикс, используемый для преобразования из единиц СИ или в единицы СИ.Ниже приведена диаграмма, показывающая, как помечаются префиксы в метрических единицах измерения.

       СИМВОЛ	ПРЕФИКС	КОЭФФИЦИЕНТ УМНОЖЕНИЯ
       т	тера	10 12
       г	Гига	10 9
       М	мега	10 6
       к	кг	10 3
       ч	Гекто	10 2
       da	Дека	10 1
       г	Deci	10 -1
       с	Сенти	10 -2
       м	Милли	10 -3
       µ	Micro	10 -6
       n	Нано	10 -9
       п	Пико	10 -12

       Температура

       Температура обычно измеряется в градусах Цельсия (хотя шкала U.S. по-прежнему использует градусы Фаренгейта), но часто конвертируется в абсолютную шкалу Кельвина для многих химических задач.

       • Для Фаренгейта в Цельсию: \ [F = \ dfrac {9} {5} \ times C + 32 \]
       • Для Цельсия в Фаренгейт: \ [C = \ dfrac {5} {9} \ times F — 32 \]
       • Для Цельсия в Кельвин: \ [K = C + 273,15 \]

       Ориентиры:

       • Температура плавления льда 0 ° ^{C = 32 ° F}
       • Температура кипения воды 100 ° ^{C = 212 ° F}

       Шкала Кельвина не использует символ градуса (°), а только К, который может быть только положительным , поскольку это абсолютная шкала

       Масса

       Масса обычно измеряется чувствительным балансиром

       • 1 килограмм = 2.205 фунтов.
       • (помните, что 1 кг = 1000 грамм)

       Длина

       В США измерения обычно производятся в дюймах и футах, но система СИ предпочитает метры в качестве единицы измерения длины.

       • 1 метр = 3,281 фута.
       • 1 дюйм = 2,54 сантиметра

       Объем

       В

       единицах СИ обычно используются производные единицы объема, такие как кубические метры в литры.

       • 1 см ³ (в кубе сантиметра) = 1 мл (миллилитр)
       • 1000 см ³ = 1 L = 1 дм ³

       Количество вещества

       • 1 моль = 6.022 x 10 ²³ молекул / атомов
       • (номер Авогадро)

       Проблемы

       Преобразование в соответствующие единицы СИ:

       1. 1 день 4 часа 20 минут
       2. 10,8 фунтов.
       3. 58,8 Ft.
       4. 10288 граммов
       5. 128 968 888 мл
       6. 1,4 градуса Цельсия
       7. 16,13 Cal
       8. 18,888,888 км

       Список литературы

       1. Петруччи, Ральф Х. Общая химия . 9 изд. Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall, 2005.
       2. Раймонд, Кеннет В. Общая, органическая и биологическая химия . 2-е изд. Дэнверс, Массачусетс: John Wiley & Sons Inc., 2008.

       Авторы и указание авторства

       • Кристина Доан (UCD), Райан Чунг (UCD)

       S. I. Единицы | Grandinetti Group

       В науке Количество выражается как произведение числа и единицы.Число без единиц часто не имеет значения для ученого. Набор стандартных (согласованных) единиц необходим не только в науке, но и в торговле. Наиболее широко используемой системой измерения в науке является Международная система , также известная как

       .

       S.I.

       S.I. расшифровывается как Le Systéme International. Это также называется метрической системой , с которой вы, возможно, уже знакомы.

       Метрическая система проста в освоении и использовании, потому что для деления и кратного базовых единиц используется только множитель 10.Префиксы указывают размер единицы относительно базовой единицы.

       Префикс	Символ	Несколько единиц
       мега-	M	1000000 или 10 6
       кг	k	1000 или 10 3
       деци-	d	0,1 или 10 -1
       санти-	c	0.01 или 10 -2
       милли-	м	0,001 или 10 -3
       микро-	мкм	0,000001 или 10 -6
       нано-	n	10 -9
       pico-	p	10 -12

       Система СИ определяет семь базовых величин, из которых могут быть получены все другие научные величины.Этими основными величинами являются длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. Все остальные величины могут быть получены из этих основных величин с помощью уравнений физики и химии. Давайте посмотрим на базовые единицы для некоторых базовых и производных величин.

       Длина

       Базовая единица измерения длины в системе СИ — метр. Сокращенное обозначение метров — м . Метр немного длиннее ярда ( т.е., 1 м = 39,37 дюйма).

       Масса

       Основная единица измерения массы в системе СИ — килограмм. Сокращенное обозначение килограмма — кг . 1 кг весит примерно 2,2 фунта. Выбор килограмма вместо грамма в качестве базовой единицы массы является только по историческим причинам.

       Время

       Базовая единица измерения времени в системе СИ — секунда. Сокращенное обозначение второго — s .

       Электрический ток

       Основной единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер.Сокращенное обозначение ампера — A .

       Количество вещества

       Основной единицей измерения количества вещества в системе СИ является моль. Сокращенное обозначение родинки — 93 · 106 моль 93 · 107. Мы узнаем больше о родинке позже в этом курсе.

       Сила света

       Базовая единица силы света в системе СИ — кандела. Сокращенное обозначение канделы — кд .

       Термодинамическая температура

       Базовая единица измерения температуры в системе СИ — Кельвин.Сокращенное обозначение Кельвина — K . Самая низкая теоретически возможная температура составляет 0 К. Понижение температуры просто невозможно. Фактически, экспериментально невозможно достичь даже 0 К.

       По историческим причинам также принято определять температуру в терминах ее разницы от эталонной температуры T ₀ = 273,15 K, точки замерзания воды. Это называется температурой Цельсия, а сокращенное обозначение Цельсия — ° C .Это связано с термодинамической температурой уравнением

       T (в градусах Цельсия) = T (в Кельвинах) — 273,15 K

       По шкале Цельсия точка замерзания воды установлена ​​на 0 ° C, а точка кипения — на 100 ° C. Таким образом, теоретически самая низкая температура составляет -273,15 ° C.

       Предупреждение: Шкалы Цельсия и Фаренгейта не являются абсолютными шкалами, и их преобразование неоднозначно. Без дополнительной информации невозможно понять, следует ли интерпретировать значение в градусах Цельсия или Фаренгейта как абсолютную температуру или как разность температур.То есть для любых вычислений, связанных с ΔT, вы можете без проблем использовать градусы Цельсия и Фаренгейта, например, количество тепла, рассчитанное на основе теплоемкости и изменения температуры, q = C ΔT. С другой стороны, градусы Цельсия и Фаренгейта не подходят ни для каких расчетов, требующих абсолютной температуры, таких как закон идеального газа, PV = n R T. В любом случае, самый безопасный подход — преобразовать все температуры в градусы Кельвина или ранкина перед использованием их в расчет. Если ваш окончательный ответ должен быть в градусах Цельсия или Фаренгейта, выполните это преобразование в конце расчета.

       Чтобы дать вам другие ориентиры:

       Система	Температура
       Внутри Солнца (термоядерный синтез водорода с гелием)	10 8 K
       Поверхность Солнца	6000 K
       Ядро Земли	4600 K
       Жидкий N 2 (точка кипения)	77 K
       He (точка кипения))	4,2 К

       Объем

       Объем является производной величиной и имеет размер ³ . Таким образом, единицей измерения объема в системе СИ является кубический метр, который имеет сокращенное обозначение м ³ . На практике кубический метр не является удобной единицей для повседневного использования, поэтому вместо него используется кубический дециметр (дм ³ ). Поскольку он так часто используется, 1 дм ³ получил название литр .Сокращенное обозначение литра — л или л .

       При работе с еще меньшими объемами чаще используется кубический сантиметр. С

       1 L = 1 дм ³ = (10 см) (10 см) (10 см) = 1000 см ³ ,

       мы часто используем 1 мл (мл — это символ миллилитра) вместо 1 см. ³ . Иногда вы можете встретить миллилитр под названием куб.см , что означает кубический сантиметр.

       Давление

       Давление является производной величиной и имеет размерность масса / (длина • время ² ).Единица измерения давления в системе СИ — кг / (м • с ² ). Этому продукту базовых блоков присвоено имя Паскаль и символ Па .

       Энергия

       Энергия является производной величиной и имеет размеры масса / (длина • время) ² . Единица измерения энергии в системе СИ — кг / (м ² • с ² ). Этому продукту базовых единиц присвоено имя джоулей и обозначение Дж .

       Электрический заряд

       Электрический заряд — это производная величина, измеряемая • током времени.Единица СИ для электрического заряда — А • с. Этому продукту базовых блоков присвоено имя кулон и обозначение C .

       Плотность

       Плотность является производной величиной и имеет размерность масса / длина ³ и определяется как масса на единицу объема.

       плотность = масса / объем

       Единицами измерения плотности являются кг / м ³ , но это не очень удобные единицы для повседневного использования. Более распространенные единицы:

       г / см ³ для твердых веществ
       г / мл для жидкостей
       г / л для газов

       Если мы знаем массу и объем образца, мы можем вычислить его плотность.

       Свинцовый куб со стороной 3,00 см имеет массу 305,0 г. Какая плотность свинца?

       Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно подставить массу и объем образца в приведенное выше уравнение. Масса свинца составляет 305,0 г. Хотя нам напрямую не дается объем, мы знаем, что образец представляет собой куб (то есть все стороны равны), и что длина стороны составляет 3,00 см. Объем этого куба будет

       Объем = (3,00 см) ³ = 27.0 см ³ .

       Таким образом, плотность свинцового куба равна плотности = масса / объем = 305,0 г / 27,0 см ³ = 11,3 г / см ³ . Обратите внимание, что плотность одинакова независимо от размера или формы образца.

       Домашнее задание от

       Chemisty, The Central Science, 10-е изд.

       1,23, 1,25, 1,27, 1,29, 1,45, 1,49, 1,51, 1,53, 1,55

       .