Метрология





Международная система единиц физических величин - СИ



Когерентная, или согласованная Международная система единиц физических величин СИ (SI - от французского - Le Système International d’Unités) принята в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам.
По этой системе предусмотрено семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль) и две дополнительные (для плоского угла радиан и для телесного угла - стерадиан).
Все остальные физические величины могут быть получены как производные основных.

Основные и дополнительные единицы системы SI приведены в табл. 1.

Наименование
физической величины
Размерность
Единица измерения
Наименование
Обозначение междунар.
Обозначение российское
Основные
  Длина
L
  Метр
m
м
  Масса
M
  Килограмм
kg
кг
  Время
T
  Секунда
s
с
  Сила электрического тока
I
  Ампер
A
А
  Термодинамическая температура
q
  Кельвин
K
К
  Количество вещества
N
  Моль
mol
моль
  Сила света
J
  Кандела
cd
кд
Дополнительные
  Плоский угол     Радиан
rad
рад
  Телесный угол     Стерадиан
cr
ср

***



В качестве эталона единицы длины утверждён метр, который равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299.792.458 долю секунды.

Международная система единиц СИ

Эталон единицы массы - килограмм - представляет собой цилиндр из сплава платины (90%) и иридия (10%), у которого диаметр и высота примерно одинаковы (около 30 мм).

За единицу времени принята секунда, равная 9.192.631.770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Эталоном единицы силы тока принят ампер (названа в честь французского физика Андре Ампера) - сила неизменяющегося во времени электрического тока, который, протекая в вакууме по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади круглого поперечного сечения, расположенным один от другого на расстоянии 1 м, создаёт на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия 2×10-7 Н.

Единицей термодинамической темᴨературы является кельвин, составляющий 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды (температура, при которой все три агрегата воды - твердый, жидкий и газообразный находятся в равновесии).
Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин (River Kelvin), протекающей через территорию университета в Глазго.
До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина.

За эталон количества вещества принят моль - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода-12 (1 моль углерода имеет массу 12 г, 1 моль кислорода - 32 г, а 1 моль воды - 18 г).

Эталон единицы света – кандела (от лат. candela - свеча) - представляет собой силу света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540×1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (Ватт/ Стерадиан).

Единица измерения плоского угла - Радиан равен углу между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу.

Единица измерения телесного угла - Стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы.

***

На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам 17-21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция, в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить четыре основные единицы СИ: килограмм, ампер, кельвин и моль.
Предполагается, что новые определения будут базироваться на фиксированных численных значениях постоянной Планка, элементарного электрического заряда, постоянной Больцмана и постоянной Авогадро, соответственно.
Всем этим величинам будут приписаны точные значения, основанные на наиболее достоверных результатах измерений, рекомендованных Комитетом по данным для науки и техники (CODATA).

В резолюции сформулированы следующие положения, касающихся этих единиц:

  • Килограмм останется единицей массы; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Планка равным в точности 6,62606×10−34, когда она выражена единицей СИ м2×кг×с−1, что эквивалентно Дж×с.
  • Ампер останется единицей силы электрического тока; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения элементарного электрического заряда равным в точности 1,60217×10−19, когда он выражен единицей СИ с×А, что эквивалентно Кл.
  • Кельвин останется единицей термодинамической температуры; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,3806×10−23, когда она выражена единицей СИ м−2×кг×с−2×К−1, что эквивалентно Дж×К−1.
  • Моль останется единицей количества вещества; но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Авогадро равным в точности 6,02214×1023, когда она выражена единицей СИ моль−1.

***

Методы и средства измерений

Что такое масса тела?