Әлемде көптеген әртүрлі өлшеу жүйелері болды және әлі де бар. Олар адамдарға әртүрлі ақпарат алмасуға мүмкіндік береді, мысалы, транзакциялар жасағанда, дәрі-дәрмектерді тағайындаған кезде немесе технологияны қолдану бойынша нұсқаулықтарды әзірлеу кезінде. Шатастыруды болдырмау үшін физикалық шамаларды өлшеудің халықаралық жүйесі әзірленді.
Физикалық шамаларды өлшеу жүйесі дегеніміз не?
Физикалық шама бірліктерінің жүйесі немесе жай ғана SI жүйесі сияқты ұғымды мектептегі физика және химия сабақтарында ғана емес, күнделікті өмірде де жиі кездестіруге болады. Заманауи әлемде адамдарға белгілі бір ақпарат - мысалы, уақыт, салмақ, көлем - ең объективті және құрылымды түрде көріну үшін бұрынғыдан да қажет. Дәл осы үшін біртұтас өлшем жүйесі құрылды - күнделікті өмірде қолдануға ұсынылатын ресми қабылданған өлшем бірліктерінің жиынтығы жәнеғылым.
SI жүйесі пайда болғанға дейін қандай өлшеу жүйелері болған
Әрине, шараларға деген қажеттілік адамда әрқашан болған, алайда, әдетте, бұл шаралар ресми емес, импровизацияланған материалдар арқылы анықталған. Бұл олардың стандарты болмағанын және әр жағдайда әр түрлі болуы мүмкін екенін білдіреді.
Жарқын мысал - Ресейде қабылданған ұзындық өлшемдерінің жүйесі. Арық, шынтақ, аршын, сажен – бұл бірліктердің барлығы бастапқыда дене бөліктеріне – алақанға, білекке, созылған қолдар арасындағы қашықтыққа байланған. Әрине, нәтижесінде соңғы өлшемдер дәл болмады. Кейіннен мемлекет бұл өлшем жүйесін стандарттауға күш салды, бірақ ол әлі де жетілмеген күйінде қалды.
Басқа елдерде физикалық шамаларды өлшеуге арналған өз жүйелері болды. Мысалы, Еуропада ағылшын өлшемдер жүйесі кең таралған - фут, дюйм, миль, т.б.
Бізге SI жүйесі не үшін қажет?
XVIII-XIX ғасырларда жаһандану процесі белсенді сипатқа ие болды. Көптеген елдер халықаралық байланыстар орната бастады. Сонымен қатар, ғылыми-техникалық революция өзінің шыңына жетті. Дүние жүзінің ғалымдары физикалық шамаларды өлшеудің әртүрлі жүйелерін пайдаланғандықтан, ғылыми зерттеулерінің нәтижелерімен тиімді бөлісе алмады. Дүниежүзілік ғылыми қауымдастық арасындағы байланыстың осындай бұзылуына байланысты көптеген физикалық және химиялық заңдарды әр түрлі ғалымдар бірнеше рет «ашқан» бұл ғылым мен техниканың дамуына үлкен кедергі келтірді.
Осылайша, дүние жүзіндегі ғалымдарға өз жұмыстарының нәтижелерін салыстыруға мүмкіндік беріп қана қоймай, әлемдік сауда процесін оңтайландыруға мүмкіндік беретін физикалық бірліктерді өлшеудің бірыңғай жүйесі қажет болды.
Халықаралық өлшеу жүйесінің тарихы
Физикалық шамаларды құрылымдау және физикалық шамаларды өлшеу үшін бүкіл әлем қауымдастығы үшін бірдей бірліктер жүйесі қажет болды. Дегенмен, барлық талаптарға жауап беретін және ең объективті болатын мұндай жүйені құру - шынымен де қиын мәселе. Болашақ СИ жүйесінің негізі француз революциясынан кейін 18 ғасырда кең тараған метрикалық жүйе болды.
Физикалық шамаларды өлшеудің халықаралық жүйесінің дамуы мен жетілдірілуі басталған бастапқы нүктені 1799 жылғы 22 маусым деп санауға болады. Дәл осы күні алғашқы стандарттар – метр мен килограмм бекітілді. Олар платинадан жасалған.
Осыған қарамастан халықаралық өлшем бірліктер жүйесі ресми түрде тек 1960 жылы Салмақ пен өлшем жөніндегі 1-ші Бас конференцияда қабылданды. Оған физикалық шамаларды өлшеудің 6 негізгі өлшем бірлігі кірді: секунд (уақыт), метр (ұзындық), килограмм (масса), кельвин (термодинамикалық температура), ампер (ток), кандела (жарық қарқындылығы).
1964 жылы оларға жетінші мән қосылды - химиядағы заттың мөлшерін өлшейтін моль.
Сонымен қатар, барқарапайым алгебралық амалдар арқылы негізгі бірліктермен өрнектелетін туынды бірліктер.
Негізгі SI бірліктері
Физикалық шамалар жүйесінің негізгі бірліктері мүмкіндігінше объективті болуы және қысым, температура, экватордан қашықтық және басқалар сияқты сыртқы жағдайларға тәуелді болмауы керек болғандықтан, олардың анықтамалары мен эталондарын тұжырымдау қажет болды. түбегейлі қарау керек.
Физикалық шамаларды өлшеу жүйесінің әрбір негізгі бірліктерін толығырақ қарастырайық.
Екінші. Уақыт бірлігі. Бұл өрнектеуге салыстырмалы түрде оңай шама, өйткені ол Жердің Күнді айналу кезеңіне тікелей байланысты. Секунд – бір жылдың 1/31536000 бөлігі. Цезий атомының сәулелену кезеңдерімен байланысты стандартты секундты өлшеудің күрделі әдістері бар. Бұл әдіс ғылым мен техниканың қазіргі даму деңгейі талап ететін қатені азайтады
Метр. Ұзындық пен қашықтықтың өлшем бірлігі. Әртүрлі уақытта метрді экватордың бөлігі ретінде немесе математикалық маятниктің көмегімен өрнектеуге әрекет жасалды, бірақ бұл әдістердің барлығы жеткілікті дәл болмады, сондықтан соңғы мән миллиметрлерде өзгеруі мүмкін. Мұндай қате өте маңызды, сондықтан ұзақ уақыт бойы ғалымдар метрлік стандартты анықтаудың дәлірек жолдарын іздеді. Қазіргі уақытта бір метр – жарықтың (1/299,792,458) секундта жүретін жолының ұзындығы
Килограмм. Масса бірлігі. Бүгінгі күні килограмм нақты стандарт арқылы анықталған жалғыз шама болып табыладыөлшемдер мен өлшемдердің халықаралық бюросының штаб-пәтерінде сақталады. Уақыт өте келе стандарт коррозия процестеріне, сондай-ақ оның бетінде шаң мен басқа да ұсақ бөлшектердің жиналуына байланысты оның массасын аздап өзгертеді. Сондықтан жақын арада оның құндылығын іргелі физикалық қасиеттері арқылы көрсету жоспарлануда
- Келвин. Термодинамикалық температураның өлшем бірлігі. Кельвин судың үштік нүктесінің термодинамикалық температурасының 1/273, 16 бөлігіне тең. Бұл судың бірден үш күйде болатын температурасы - сұйық, қатты және газ тәрізді. Цельсий градустары келесі формула бойынша Кельвинге айналады: t K \u003d t C ° + 273
- Ам. Ток күшінің бірлігі. Бір-бірінен 1 метр қашықтықта орналасқан (2 10-7-ге тең күш) ең аз көлденең қимасының ауданы және шексіз ұзындығы бар екі параллель түзу өткізгіш арқылы өтетін өзгермейтін ток.осы өткізгіштердің әрбір бөлігінде пайда болады H), 1 амперге тең.
- Кандала. Жарық күшінің өлшем бірлігі - белгілі бір бағыттағы көздің жарықтылығы. Іс жүзінде сирек қолданылатын нақты мән. Бірліктің мәні сәулелену жиілігі мен жарықтың энергия қарқындылығы арқылы алынады.
- Көбелек. Зат мөлшерінің бірлігі. Қазіргі уақытта моль әртүрлі химиялық элементтер үшін әртүрлі бірлік болып табылады. Ол сан жағынан осы заттың ең кіші бөлшегінің массасына тең. Болашақта Авогадро саны арқылы дәл бір мольді өрнектеу жоспарлануда. Бұл үшін, алайда, санның өзінің мағынасын нақтылау қажет. Авогадро.
SI префикстері және олардың мағынасы
Физикалық шамалардың негізгі бірліктерін SI жүйесінде қолданудың ыңғайлылығы үшін тәжірибеде әмбебап префикстер тізімі қабылданды, олардың көмегімен бөлшек және көп өлшем бірліктері құрылады.
Туынды бірліктер
Әрине, жетіден көп физикалық шама бар, яғни бұл шамаларды өлшеуге болатын бірліктер де қажет. Әрбір жаңа мән үшін бөлу немесе көбейту сияқты ең қарапайым алгебралық амалдарды пайдаланып, негізгі бірліктермен өрнектелетін жаңа бірлік алынады.
Бір қызығы, әдетте, туынды бірліктер ұлы ғалымдардың немесе тарихи тұлғалардың атымен аталған. Мысалы, жұмыс бірлігі Джоуль немесе индуктивтіліктің бірлігі Генри. Көптеген туынды бірліктер бар - барлығы жиырмадан астам.
Жүйеден тыс блоктар
Физикалық шамалардың СИ жүйесінің бірліктерінің кең тарағанына және кеңінен қолданылуына қарамастан, көптеген өнеркәсіп салаларында жүйеден тыс өлшем бірліктері әлі күнге дейін тәжірибеде қолданылады. Мысалы, кеме қатынасында – теңіз милі, зергерлік бұйымдарда – карат. Күнделікті өмірде біз күндер, пайыздар, диоптрлер, литрлер және басқалар сияқты жүйелік емес бірліктерді білеміз.
Таныстығына қарамастан физикалық немесе химиялық есептерді шешу кезінде жүйелік емес бірліктерді өлшем бірліктеріне айналдыру керек екенін есте ұстаған жөн. SI жүйесіндегі физикалық шамалар.
