Лекция физические величины и единицы измерений ключевые слова

Относительные и логарифмические величины и единицы

Относительные величины выражаются в безразмерных единицах, процентах, промилле или миллионных долях и представляют собой безразмерное отношение физической величины к одноименной физической величине, принимаемой за исходную. К числу таких величин можно отнести относительные атомные и молекулярные массы, выраженные по отношению к 1/12 массы атома углерода-12; коэффициент полезного действия; относительное удлинение – деформируемого материала; относительная магнитная, диэлектрическая проницаемость.

Когда диапазон относительных величин оказывается чрезвычайно широк, и неудобен для восприятия и применения, используют логарифмы отношений одноименных физических величин. Десятичный логарифм отношения энергетических величин, равного 10, носит название бел (B), а децибел – является дольной единицей, равной 0,1 B.
Если отношение физических величин оценивается натуральным логарифмом, то применяется непер (Np). Для силовых величин 1 Np = Ln(F₂/F₁). Соотношение между непером и белом следующее: 1 Np = 0,8686 B.


Международная система единиц


Международная система единиц. Многообразие единиц измерения физических величин и систем единиц осложняло их применение. Одни и те же уравнения имели различные коэффициенты пропорциональности. Свойства материалов, процессов выражались различными числовыми значениями. В связи с этим возникла идея разработки системы единиц физических величин, удобной для практического применения во всех отраслях науки и техники. Международный комитет по мерам и весам выделил из своего состава комиссию по разработке единой Международной системы единиц. Комиссия разработала проект Международной системы единиц, который был утвержден XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 г. Принятая эта система названа Международной системой единиц, сокращенно СИ (SI – начальные буквы французского наименования System International).
Международная система единиц охватывает все области науки и техники, в ней в качестве основных выбраны семь единиц. В механике такими являются единицы длины, массы и времени, в электричестве добавляется единица силы электрического тока, в теплотехнике единица термодинамической температуры, в оптике – единица силы света, в молекулярной физике, термодинамике и химии – единица количества вещества. Эти семь единиц – соответственно: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль – и выбраны в качестве основных единиц СИ и приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1.

Величина		Единица
Наименование	Размер-ность	Наимено-вание	Обозна-чение	Определение
Длина	L	метр	m	Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 s
Масса	M	килограмм	kg	Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма
Время	T	секунда	s	Секунда есть время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133
Электрический ток (сила электрического тока)	I	ампер	A	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 m один от другого, вызывал бы на каждом участке проводника длиной 1 m силу взаимодействия, равную 2·10^-7N
Термодинамичес-кая температура		кельвин	K	Кельвин есть единица термодинамичес-кой температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды
Количество вещества	N	моль	mol	Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 kg. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц
Сила света	J	кандела	cd	Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 10^12 Hz, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 W/sr

Кроме термодинамической температуры (обозначение T), допускается применять также температуру Цельсия (обозначение t), определяемую выражением t = Т – Т₀, где T₀ = 273,15 К. Термодинамическую температуру выражают в кельвинах, температуру Цельсия — в градусах Цельсия. По размеру градус Цельсия равен кельвину. Градус Цельсия — это специальное наименование, используемое в данном случае вместо наименования «кельвин».

Интервал или разность термодинамических температур выражают в Кельвинах. Интервал или разность температур Цельсия допускается выражать как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.
Обозначение Международной практической температуры в Международной температурной шкале 1990 г., если ее необходимо отличить от термодинамической температуры, образуют путем добавления к обозначению термодинамической температуры индекса «90» (например, Т₉₀ или t₉₀).
Основные единицы Международной системы имеют удобные для практических целей размеры и применяются в соответствующих областях измерений.
В Международную систему единиц при ее принятии входило три класса единиц: основные, производные и дополнительные (радиан и стерадиан). ГКМВ классифицировала единицы радиан и стерадиан как «дополнительные, оставив открытым вопрос о том, являются они основными единицами или производными». В целях устранения двусмысленного положения этих единиц Международный комитет мер и весов (МКМВ) в 1980 г. решил интерпретировать класс дополнительных единиц SI как класс безразмерных производных единиц, для которых ГКМВ оставляет открытой возможность применения или неприменения их в выражениях для производных единиц SI. В 1995 г. XX ГКМВ постановила исключить класс дополнительных единиц в SI, а радиан и стерадиан считать безразмерными производными единицами SI (имеющими специальные наименования и обозначения), которые могут быть использованы или не использованы в выражениях для других производных единиц SI.