Pasaulē ir bijušas un joprojām ir daudz dažādu mērīšanas sistēmu. Tie kalpo, lai cilvēki varētu apmainīties ar dažādu informāciju, piemēram, veicot darījumus, izrakstot zāles vai izstrādājot tehnoloģiju lietošanas vadlīnijas. Lai izvairītos no neskaidrībām, tika izstrādāta Starptautiskā fizisko daudzumu mērīšanas sistēma.
Kas ir fizikālo lielumu mērīšanas sistēma?
Šāds jēdziens kā fizikālo lielumu vienību sistēma jeb vienkārši SI sistēma bieži sastopama ne tikai skolas fizikas un ķīmijas stundās, bet arī ikdienā. Mūsdienu pasaulē cilvēkiem vairāk nekā jebkad agrāk ir vajadzīga noteikta informācija, piemēram, laiks, svars, apjoms, lai tā tiktu izteikta visobjektīvāk un strukturētākajā veidā. Tieši šim nolūkam tika izveidota vienota mērīšanas sistēma - oficiāli pieņemtu mērvienību kopums, ko ieteicams izmantot ikdienas dzīvē unzinātne.
Kādas mērīšanas sistēmas pastāvēja pirms SI sistēmas parādīšanās
Protams, nepieciešamība pēc pasākumiem cilvēkā ir pastāvējusi vienmēr, tomēr parasti šie pasākumi nebija oficiāli, tie tika noteikti caur improvizētiem materiāliem. Tas nozīmē, ka tiem nebija standarta un tie varēja atšķirties katrā gadījumā.
Spilgts piemērs ir Krievijā pieņemtā garuma mēru sistēma. Sprauds, elkonis, aršins, sazhen - visas šīs vienības sākotnēji bija saistītas ar ķermeņa daļām - plaukstu, apakšdelmu, attālumu starp izstieptām rokām. Protams, gala mērījumi rezultātā bija neprecīzi. Pēc tam valsts centās standartizēt šo mērīšanas sistēmu, taču tā joprojām palika nepilnīga.
Citās valstīs bija savas fizikālo daudzumu mērīšanas sistēmas. Piemēram, Eiropā bija izplatīta angļu mēru sistēma - pēdas, collas, jūdzes utt.
Kāpēc mums vajadzīga SI sistēma?
XVIII-XIX gadsimtā aktivizējās globalizācijas process. Arvien vairāk valstu sāka dibināt starptautiskus kontaktus. Turklāt zinātniskā un tehnoloģiskā revolūcija ir sasniegusi savu apogeju. Zinātnieki visā pasaulē nevarēja efektīvi dalīties ar savu zinātnisko pētījumu rezultātiem, jo viņi izmantoja dažādas fizisko lielumu mērīšanas sistēmas. Lielā mērā šādu saikņu pārkāpumu dēļ pasaules zinātnieku aprindās dažādi zinātnieki vairākas reizes “atklāja” daudzus fizikālos un ķīmiskos likumus, kas ievērojami kavēja zinātnes un tehnoloģiju attīstību.
Tādējādi radās nepieciešamība pēc vienotas fizisko vienību mērīšanas sistēmas, kas ne tikai ļautu zinātniekiem visā pasaulē salīdzināt savu darba rezultātus, bet arī optimizētu pasaules tirdzniecības procesu.
Starptautiskās mērīšanas sistēmas vēsture
Lai strukturētu fiziskos lielumus un izmērītu fiziskos lielumus, ir kļuvusi nepieciešama vienību sistēma, kas ir vienāda visai pasaules sabiedrībai. Taču izveidot tādu sistēmu, kas atbilstu visām prasībām un būtu visobjektīvākā, ir patiešām grūts uzdevums. Nākotnes SI sistēmas pamatā bija metriskā sistēma, kas kļuva plaši izplatīta 18. gadsimtā pēc Francijas revolūcijas.
Par sākumpunktu, no kura sākās Starptautiskās fizikālo lielumu mērīšanas sistēmas izstrāde un pilnveidošana, var uzskatīt 1799. gada 22. jūniju. Tieši šajā dienā tika apstiprināti pirmie standarti – metrs un kilograms. Tie bija izgatavoti no platīna.
Neskatoties uz to, Starptautiskā mērvienību sistēma oficiāli tika pieņemta tikai 1960. gadā 1. Ģenerālajā svaru un mēru konferencē. Tajā bija iekļautas 6 fizisko lielumu mērvienības: sekunde (laiks), metrs (garums), kilograms (masa), kelvins (termodinamiskā temperatūra), ampērs (strāva), kandela (gaismas intensitāte).
1964. gadā tiem tika pievienota septītā vērtība - mols, kas mēra vielas daudzumu ķīmijā.
Turklāt ir arīatvasinātas vienības, kuras var izteikt ar pamata vienībām, izmantojot vienkāršas algebriskas darbības.
SI pamatvienības
Tā kā fizikālo lielumu sistēmas pamatvienībām bija jābūt pēc iespējas objektīvām un nedrīkst būt atkarīgām no ārējiem apstākļiem, piemēram, spiediena, temperatūras, attāluma no ekvatora un citiem, to definīciju un standartu formulēšanai bija jābūt jāizturas principiāli.
Apskatīsim katru no fizikālo lielumu mērīšanas sistēmas pamatvienībām sīkāk.
Otrā. Laika vienība. Šo lielumu ir samērā viegli izteikt, jo tas ir tieši saistīts ar Zemes apgriezienu ap Sauli periodu. Otrs ir 1/31536000 gadā. Tomēr ir sarežģītāki veidi, kā izmērīt standarta sekundi, kas saistīta ar cēzija atoma starojuma periodiem. Šī metode samazina kļūdu, ko prasa pašreizējais zinātnes un tehnoloģiju attīstības līmenis
Metrs. Garuma un attāluma mērvienība. Dažādos laikos tika mēģināts izteikt skaitītāju kā daļu no ekvatora vai ar matemātiskā svārsta palīdzību, taču visas šīs metodes nebija pietiekami precīzas, lai gala vērtība varētu atšķirties milimetru robežās. Šāda kļūda ir kritiska, tāpēc jau ilgu laiku zinātnieki ir meklējuši precīzākus veidus, kā noteikt skaitītāja standartu. Šobrīd viens metrs ir gaismas nobrauktā ceļa garums (1/299 792 458) sekundēs
Kilograms. Masas vienība. Līdz šim kilograms ir vienīgais daudzums, kas noteikts, izmantojot reālu standartu, kasglabājas Starptautiskā svaru un mēru biroja galvenajā mītnē. Laika gaitā standarts nedaudz maina savu masu korozijas procesu, kā arī putekļu un citu sīku daļiņu uzkrāšanās dēļ uz tā virsmas. Tāpēc tuvākajā nākotnē plānots tā vērtību izpaust caur fundamentālajām fizikālajām īpašībām
- Kelvins. Termodinamiskās temperatūras mērvienība. Kelvins ir vienāds ar 1/273, 16 no ūdens trīskāršā punkta termodinamiskās temperatūras. Šī ir temperatūra, kurā ūdens ir uzreiz trīs stāvokļos - šķidrā, cietā un gāzveida. Celsija grādus pārvērš Kelvinos pēc formulas: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Strāvas stipruma vienība. Nemainīga strāva, kuras pārejas laikā caur diviem paralēliem taisniem vadītājiem ar minimālo šķērsgriezuma laukumu un bezgalīgu garumu, kas atrodas 1 metra attālumā viens no otra (spēks, kas vienāds ar 2 10-7rodas katrā šo vadītāju sekcijā H), ir vienāds ar 1 ampēru.
- Candela. Gaismas intensitātes mērvienība ir avota spilgtums noteiktā virzienā. Īpaša vērtība, ko praksē izmanto reti. Vienības vērtību iegūst, izmantojot starojuma frekvenci un gaismas enerģijas intensitāti.
- Moth. Vielas daudzuma vienība. Šobrīd mols ir vienība, kas dažādiem ķīmiskajiem elementiem ir atšķirīga. Tas ir skaitliski vienāds ar šīs vielas mazākās daļiņas masu. Nākotnē, izmantojot Avogadro skaitli, plānots izteikt tieši vienu kurmi. Lai to izdarītu, tomēr ir jāprecizē paša skaitļa nozīme. Avogadro.
SI prefiksi un to nozīme
Fizikālo lielumu pamatvienību izmantošanas ērtībām SI sistēmā praksē tika pieņemts universālo prefiksu saraksts, ar kuru palīdzību tiek veidotas daļskaitļu un daudzkārtu vienības.
Atvasinātās vienības
Acīmredzot ir daudz vairāk nekā septiņi fiziskie lielumi, kas nozīmē, ka ir vajadzīgas arī vienības, kurās šie lielumi būtu jāmēra. Katrai jaunai vērtībai tiek atvasināta jauna vienība, kuru var izteikt ar pamata vienībām, izmantojot visvienkāršākās algebriskās darbības, piemēram, dalīšanu vai reizināšanu.
Interesanti, ka atvasinātās vienības parasti tiek nosauktas lielu zinātnieku vai vēsturisku personību vārdā. Piemēram, darba mērvienība ir džouls vai induktivitātes mērvienība ir Henrijs. Ir daudz atvasinātu vienību - kopā vairāk nekā divdesmit.
Ārpus sistēmas vienības
Nr. Piemēram, kuģniecībā - jūras jūdze, juvelierizstrādājumos - karāts. Ikdienā mēs zinām tādas nesistēmiskas mērvienības kā dienas, procenti, dioptrijas, litri un daudzas citas.
Jāatceras, ka, neskatoties uz to pārzināšanu, risinot fizikālās vai ķīmiskās problēmas, nesistēmiskās vienības ir jāpārvērš mērvienībāsfizikālie lielumi SI sistēmā.
