Единицы международной системы единиц (СИ)

Бийский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический

университет им. И.И. Ползунова»

Т.Н. Зырянова

ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН

Методические рекомендации к выполнению практических занятий
по дисциплинам «Метрология, стандартизация и сертификация»
и «Метрология и сертификация» для студентов технических вузов
различных направлений подготовки и всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического
университета им. И.И. Ползунова

УДК 389.161 (076)

З97

Рецензент: А.Г. Овчаренко, д.т.н., профессор кафедры ПБиУК

БТИ Алт ГТУ.

Работа подготовлена на кафедре производственной безопасности и управления качеством.

Зырянова, Т.Н.

Методические рекомендации направлены на закрепление, углубление и расширение знаний по единицам физических величин, применяемых в РФ: наименования, обозначения, определения и правила применения этих единиц.

Методические рекомендации содержат задания для практических занятий по дисциплинам «Метрология, стандартизация и сертификация» и «Метрология и сертификация».

УДК 389.161(076)

Рассмотрены и одобрены

на заседании кафедры

производственной безопасности

и управления качеством.

Протокол № 03/11 от 28.03.2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Единицы величин – это язык измерений. Знание единиц сегодня необходимо всем: и студенту, и инженеру, и преподавателю, и бизнесмену, и ученому. Поэтому большое внимание должно быть уделено изучению Международной системы единиц СИ, ставшей на сегодняшний день основной.

В данной работе используются следующие основные понятия:

1) величина – свойство объекта, явления или процесса, которое может быть различимо качественно и определено количественно;

2) внесистемная единица величины – единица величины, не входящая в принятую систему единиц;

3) единица величины – фиксированное значение величины, которое принято за единицу такой величины и применяется для количественного выражения однородных с ней величин;

4) логарифмическая единица величины – логарифм безразмерного отношения величины к одноименной величине, принимаемой за исходную;

5) когерентная единица величины – производная единица величины, которая представляет собой произведение основных единиц, возведенных в степень, с коэффициентом пропорциональности, равным 1;

6) Международная система единиц (СИ) – система единиц, основанная на Международной системе величин;

7) основная величина – величина, условно принятая в качестве независимой от других величин Международной системы величин;

8) основная единица СИ – единица основной величины в Международной системе единиц (СИ);

9) относительная величина – безразмерное отношение величины к одноименной величине, принимаемой за исходную;

10) производная величина – величина, определенная через основные величины системы;

11) производная единица СИ – единица производной величины Международной системы единиц (СИ);

12) система единиц величин СИ – совокупность основных и производных единиц СИ, их десятичных кратных и дольных единиц, а также правил их использования.

Понятие системы единиц как совокупности основных и произ-водных впервые было предложено немецким ученым К.Ф. Гауссом в 1832 году. В качестве основных в этой системе были приняты: единица длины – миллиметр, единица массы – миллиграмм, единица времени – секунда. Эту систему единиц назвали абсолютной.

В 1881 году Первым Международным конгрессом электриков была установлена система СГС, в которой основными единицами являются сантиметр, грамм и секунда.

В октябре 1960 года XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) была принята «Международная система единиц» (международное сокращенное наименование – SI от начальных букв «Systeme International», в русской транскрипции – СИ). На этой конференции было установлено шесть основных единиц (килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, кандела), две дополнительные (радиан, стерадиан),
27 первых производных системы.

На XIV ГКМВ в 1971 году была введена седьмая основная единица СИ – моль, которая не имеет эталона.

В Международную систему единиц при ее принятии в 1960 году на XI ГКМВ входило три класса единиц: основные, производные и дополнительные (радиан и стерадиан). XI 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 в 1980 году решил интерпретировать класс дополнительных единиц СИ как класс безразмерных производных единиц, для которых ГКМВ оставляет открытой возможность применения или неприменения их в выражениях для производных еди-
ниц СИ.

В 1995 году XX ГКМВ постановила исключить класс дополнительных единиц в СИ, а радиан и стерадиан считать безразмерными производными единицами СИ (имеющими специальные наименования и обозначения), которые могут быть использованы или не использованы в выражениях для других производных единиц СИ (по необходимости).

В СССР внедрение Международной системы единиц осуществлялось в несколько этапов.

На первом этапе был принят ГОСТ 9867-61 «Международная система единиц», который установил предпочтительное применение СИ
во всех областях науки и народного хозяйства, а также при преподавании.

На втором этапе в 1970 году был опубликован и издан массовым тиражом проект стандарта «Единицы физических величин». После этого происходит широкое применение единиц Международной системы
в различных отраслях народного хозяйства, практике преподавания и издательской деятельности, при подготовке и выпуске государственных стандартов.

Третий этап наступил 1 января 1980 года, когда в нашей стране был введен в действие СТ СЭВ 1052-78, узаконивший обязательное применение единиц СИ. 1 января 1982 года был введен в действие ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических величин». Введение этого стандарта привело к следующим практическим изменениям: были изъяты из обращения единицы системы СГС, а также единицы гаусс, гильберт, максвелл и эрстед и были введены соответственно единицы тесла, ампер, вебер и ампер на метр. Причем следует отметить, что средства измерений, градуированные в гильбертах, максвеллах и эрстедах вообще не выпускались промышленностью или были мало распространены. Поэтому переход на соответствующие единицы СИ (ампер, вебер, ампер на метр) не вызвал никаких трудностей.

1 сентября 2003 года взамен ГОСТ 8.417-81 был введен в действие ГОСТ 8.417-2002.

Изготовители средств измерения, машин, оборудования и установок должны поставлять свою продукцию для разных торговых партнеров в единых единицах. Вследствие применения одинаковых единиц измерения в различных странах отпадают необходимые ранее перерасчеты.

При договорно-правовых отношениях в области сотрудничества с зарубежными странами, а также в поставляемых за границу вместе с экспортной продукцией (включая транспортную и потребительскую тару) технических и других документах применяют международные обозначения единиц.

В документах на экспортную продукцию, если эти документы не отправляют за границу, допускается применять русские обозначения единиц.

В нормативных, конструкторских, технологических и других технических документах на продукцию различных видов применяют международные или русские обозначения единиц.

При этом независимо от того, какие обозначения использованы в документах на средства измерений, при указании единиц величин на табличках, шкалах и щитках этих средств измерений применяют международные обозначения единиц.

В публикациях допускается применять либо международные, либо русские обозначения единиц. Одновременное применение обозначений обоих видов в одном и том же издании не допускается, за исключением публикаций по единицам величин.

Характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, установленных заказчиком.

Единицы международной системы единиц (СИ)

Основные единицы СИ

Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды [ХVII ГКМВ (1983 г.)].

В соответствии с МИ 2060-90 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины» единица длины воспроизводится в диапазоне 0–1 м и со средним квадратическим отклонением результата измерения (СКО), не превышающим 5×10^-9.

Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма [I ГКМВ (1889 г.) и III ГКМВ (1901 г.)].

По ГОСТ 8.021-84 «ГСИ. Государственный первичный эталон
и государственная поверочная схема для средств измерений массы» воспроизведение единицы массы 1 кг осуществляется со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 2×10^-9 мг. Эталоном является прототип килограмма № 12.

Секунда есть время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 [XIII ГКМВ (1967 г.)].

В соответствии с ГОСТ 8.129-83 «ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты» обеспечивается воспроизведение единицы време-ни – секунды с высокой точностью (10^-14).

Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2×10^-7 ньютона [МКМВ (1946 г.), Резолюция, одобренная IX ГКМВ (1948 г.)].

В соответствии с ГОСТ 8.022-75 «ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока» воспроизведение единицы электрического тока 1,018646 осуществляется со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 4×10^-6.

Кельвин есть единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды [XIII ГКМВ (1967 г.)].

Мольесть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 килограмма. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц [XIV ГКМВ (1971 г.)].

Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540×10¹² герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 ватт на стерадиан [XVI ГКМВ (1979 г.)].

Основные единицы СИ приведены в таблице 1 в соответствии с ГОСТ 8.417-2002.

Таблица 1 – Основные единицы СИ

Кроме термодинамической температуры (обозначение Т), допускается применять также температуру Цельсия (обозначение t), определяемую выражением t = T – T₀, где Т₀ = 273,15 К. Термодинамическую температуру выражают в кельвинах, температуру Цельсия – в градусах Цельсия. По размеру градус Цельсия равен кельвину. Интервал или разность термодинамических температур выражают в кельвинах.
Интервал или разность температур Цельсия допускается выражать как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.

Поиск по сайту: