Er zijn en zijn nog steeds veel verschillende meetsystemen in de wereld. Ze dienen om mensen in staat te stellen verschillende informatie uit te wisselen, bijvoorbeeld bij het doen van transacties, het voorschrijven van medicijnen of het ontwikkelen van richtlijnen voor het gebruik van technologie. Om verwarring te voorkomen is het International System for the Measurement of Physical Quantities ontwikkeld.
Wat is een systeem voor het meten van fysieke grootheden?
Een concept als een systeem van eenheden van fysieke grootheden, of gewoon het SI-systeem, is vaak niet alleen te vinden in de natuurkunde- en scheikundelessen op school, maar ook in het dagelijks leven. In de moderne wereld hebben mensen meer dan ooit behoefte aan bepaalde informatie - bijvoorbeeld tijd, gewicht, volume - om op de meest objectieve en gestructureerde manier te worden uitgedrukt. Hiervoor werd een uniform meetsysteem gecreëerd - een reeks officieel aanvaarde meeteenheden die worden aanbevolen voor gebruik in het dagelijks leven enwetenschap.
Welke meetsystemen bestonden er vóór de komst van het SI-systeem
Natuurlijk heeft de behoefte aan maatregelen altijd in een persoon bestaan, maar in de regel waren deze maatregelen niet officieel, ze werden bepaald door middel van geïmproviseerd materiaal. Dit betekent dat ze geen standaard hadden en van geval tot geval konden verschillen.
Een levendig voorbeeld is het systeem van lengtematen dat in Rusland is aangenomen. Een span, een elleboog, een arshin, een sazhen - al deze eenheden waren oorspronkelijk verbonden met delen van het lichaam - de handpalm, onderarm, de afstand tussen uitgestrekte armen. Natuurlijk waren de uiteindelijke metingen daardoor onnauwkeurig. Vervolgens heeft de staat zich ingespannen om dit meetsysteem te standaardiseren, maar het bleef onvolmaakt.
Andere landen hadden hun eigen systemen voor het meten van fysieke hoeveelheden. In Europa was het Engelse maatsysteem bijvoorbeeld gebruikelijk - feet, inches, miles, etc.
Waarom hebben we het SI-systeem nodig?
In de XVIII-XIX eeuw werd het proces van globalisering actief. Steeds meer landen begonnen internationale contacten te leggen. Bovendien heeft de wetenschappelijke en technologische revolutie haar hoogtepunt bereikt. Wetenschappers over de hele wereld konden de resultaten van hun wetenschappelijk onderzoek niet effectief delen vanwege het feit dat ze verschillende systemen gebruikten voor het meten van fysieke hoeveelheden. Grotendeels als gevolg van dergelijke schendingen van de banden binnen de wetenschappelijke wereldgemeenschap, werden vele fysische en chemische wetten verschillende keren "ontdekt" door verschillende wetenschappers, wat de ontwikkeling van wetenschap en technologie enorm belemmerde.
Er was dus behoefte aan een uniform systeem voor het meten van fysieke eenheden, dat niet alleen wetenschappers over de hele wereld in staat zou stellen de resultaten van hun werk te vergelijken, maar ook het proces van wereldhandel zou optimaliseren.
Geschiedenis van het internationale meetsysteem
Om fysieke hoeveelheden te structureren en fysieke hoeveelheden te meten, is een systeem van eenheden, hetzelfde voor de hele wereldgemeenschap, noodzakelijk geworden. Het is echter een heel moeilijke taak om zo'n systeem te creëren dat aan alle vereisten zou voldoen en het meest objectief zou zijn. De basis van het toekomstige SI-systeem was het metrieke stelsel, dat in de 18e eeuw na de Franse Revolutie wijdverbreid werd.
Het startpunt van waaruit de ontwikkeling en verbetering van het internationale systeem voor het meten van fysieke grootheden begon, kan worden beschouwd als 22 juni 1799. Het was op deze dag dat de eerste normen werden goedgekeurd - de meter en de kilogram. Ze waren gemaakt van platina.
Desalniettemin werd het Internationale Stelsel van Eenheden pas in 1960 officieel goedgekeurd tijdens de 1e Algemene Conferentie over Maten en Gewichten. Het omvatte 6 basiseenheden voor het meten van fysieke grootheden: seconde (tijd), meter (lengte), kilogram (massa), kelvin (thermodynamische temperatuur), ampère (stroom), candela (lichtintensiteit).
In 1964 werd er een zevende waarde aan toegevoegd: de mol, die de hoeveelheid van een stof in de chemie meet.
Bovendien zijn er ookafgeleide eenheden die kunnen worden uitgedrukt in termen van basiseenheden met behulp van eenvoudige algebraïsche bewerkingen.
Basis SI-eenheden
Omdat de basiseenheden van het systeem van fysieke grootheden zo objectief mogelijk moesten zijn en niet afhankelijk moesten zijn van externe omstandigheden zoals druk, temperatuur, afstand tot de evenaar en andere, moest de formulering van hun definities en normen fundamenteel behandeld worden.
Laten we elk van de basiseenheden van het systeem voor het meten van fysieke grootheden in meer detail bekijken.
Tweede. De eenheid van tijd. Dit is een relatief makkelijke hoeveelheid om uit te drukken, omdat het direct gerelateerd is aan de periode van de aardse revolutie rond de zon. Een seconde is 1/31536000 van een jaar. Er zijn echter complexere manieren om de standaardseconde te meten, die verband houden met de perioden van straling van het cesiumatoom. Deze methode minimaliseert de fout, die vereist is door het huidige ontwikkelingsniveau van wetenschap en technologie
Meter. Een maateenheid voor lengte en afstand. Op verschillende momenten is geprobeerd om de meter uit te drukken als onderdeel van de evenaar of met behulp van een wiskundige slinger, maar al deze methoden waren niet nauwkeurig genoeg, zodat de uiteindelijke waarde binnen millimeters kon variëren. Een dergelijke fout is van cruciaal belang, dus wetenschappers hebben lange tijd gezocht naar nauwkeurigere manieren om de meterstandaard te bepalen. Op dit moment is één meter de lengte van het pad dat het licht aflegt in (1/299.792.458) seconden
Kilogram. Massa-eenheid. Tot op heden is de kilogram de enige hoeveelheid die is gedefinieerd door een echte norm, die:bewaard op het hoofdkantoor van het International Bureau of Weights and Measures. Na verloop van tijd verandert de standaard enigszins van massa als gevolg van corrosieprocessen, evenals de ophoping van stof en andere kleine deeltjes op het oppervlak. Daarom is het de bedoeling om de waarde ervan in de nabije toekomst uit te drukken door middel van fundamentele fysieke eigenschappen
- Kelvin. Maateenheid voor thermodynamische temperatuur. Kelvin is gelijk aan 1/273, 16 van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water. Dit is de temperatuur waarbij water zich in drie toestanden tegelijk bevindt: vloeibaar, vast en gasvormig. Celsius-graden worden omgezet in Kelvin met de formule: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Een eenheid van stroomsterkte. Een onveranderlijke stroom, waarvan de doorgang door twee evenwijdige rechte geleiders met een minimale dwarsdoorsnede en oneindige lengte, die zich op een afstand van 1 meter van elkaar bevinden (een kracht gelijk aan 2 10-7ontstaat op elke sectie van deze geleiders H), is gelijk aan 1 ampère.
- Candela. Een maateenheid voor lichtsterkte is de lichtsterkte van een bron in een bepaalde richting. Een specifieke waarde die in de praktijk zelden wordt gebruikt. De waarde van de eenheid wordt afgeleid door de frequentie van straling en de energie-intensiteit van licht.
- Mot. Een eenheid van hoeveelheid van een stof. Op dit moment is de mol een eenheid die voor verschillende chemische elementen anders is. Het is numeriek gelijk aan de massa van het kleinste deeltje van deze stof. In de toekomst is het de bedoeling om precies één mol uit te drukken met behulp van het getal van Avogadro. Om dit te doen, is het echter noodzakelijk om de betekenis van het nummer zelf te verduidelijken. Avogadro.
SI-voorvoegsels en wat ze betekenen
Voor het gemak van het gebruik van de basiseenheden van fysieke grootheden in het SI-systeem, werd in de praktijk een lijst met universele voorvoegsels aangenomen, met behulp waarvan fractionele en meervoudige eenheden worden gevormd.
Afgeleide eenheden
Er zijn natuurlijk veel meer dan zeven fysieke grootheden, wat betekent dat er ook eenheden nodig zijn waarin deze grootheden gemeten moeten worden. Voor elke nieuwe waarde wordt een nieuwe eenheid afgeleid, die kan worden uitgedrukt in termen van de basiseenheden met behulp van de eenvoudigste algebraïsche bewerkingen, zoals delen of vermenigvuldigen.
Het is interessant dat afgeleide eenheden in de regel zijn vernoemd naar grote wetenschappers of historische figuren. De eenheid voor arbeid is bijvoorbeeld Joule of de eenheid voor inductie is Henry. Er zijn veel afgeleide eenheden - meer dan twintig in totaal.
Off-system units
Ondanks het wijdverbreide en wijdverbreide gebruik van eenheden van het SI-systeem van fysieke grootheden, worden niet-systeemmeeteenheden in de praktijk nog steeds in veel industrieën gebruikt. Bijvoorbeeld in de scheepvaart - een zeemijl, in sieraden - een karaat. In het dagelijks leven kennen we niet-systemische eenheden als dagen, percentages, dioptrieën, liters en vele andere.
Er moet aan worden herinnerd dat, ondanks hun vertrouwdheid, bij het oplossen van fysieke of chemische problemen, niet-systemische eenheden moeten worden omgezet in meeteenhedenfysieke hoeveelheden in het SI-systeem.
