Физические величины и единицы их измерения

метки: Единица, Величина, Измерение, Физический, Метрология, Шкала, Эталон, Свойство

Метрология — это наука, которая занимается измерениями, методами и средствами обеспечения их единства и способами достижения требуемой точности.

Наука и промышленность не могут существовать без измерений. Каждую секунду в мире производятся многие миллиарды измерительных операций, результаты которых используются для обеспечения качества и технического уровня выпускаемой продукции, обеспечения безопасной и безаварийной работы транспорта, для медицинских и экологических диагнозов и других важных целей. Практически нет сферы деятельности, в которой бы интенсивно не использовались результаты измерений, тестов и контролей. Для их получения задействованы многие миллионы людей и огромные финансовые ресурсы.

Диапазон измеряемых величин и их количество постоянно растет, что вызывает адекватное увеличение сложности измерений. Измерения, по сути, перестают быть действиями в акте и превращаются в сложную процедуру подготовки и проведения измерительного эксперимента, обработки и интерпретации полученной информации. Поэтому следует говорить об измерительных технологиях, понимаемых как последовательность действий, направленных на получение измерительной информации требуемого качества.

Другой причиной важности измерений является их значимость. Основой любой формы управления, анализа, прогнозирования, планирования, контроля и регулирования является надежная исходная информация, которую можно получить только путем измерения необходимых физических величин, параметров и показателей. Современная наука и техника позволяют проводить многочисленные и точные измерения, но их стоимость становится соизмеримой с затратами на исполнительные операции.

Важной задачей метрологии является создание эталонов физических величин, связанных с физическими константами и имеющих диапазоны, требуемые современной наукой и техникой. Стоимость поддержания мировой системы эталонов весьма велика.

Индивидуальность в количественном отношении понимается в том смысле, что свойство может быть для одного объекта в определенное количество раз больше или меньше, чем для другого. Следовательно, физические величины — это измеряемые свойства физических объектов или процессов, с помощью которых они могут быть изучены. Мы оперируем такими физическими величинами как длина, время, температура, сила, давление, скорость и т.д. Все они определяют общие качественные физические свойства, а их количественные характеристики могут быть совершенно разными. Получение информации о количественных соотношениях величин — задача измерений.

Применение динамических характеристик средств измерения при измерении ...

... или иные результаты измерения. Такая диаграмма называется гистограммой распределения результатов измерения. Гистограммы распределения результатов измерения, полученные при измерениях физических величин, выполненных с помощью ... Из теории и практики динамических измерений известно, что предпочтительнее применение прямых методов определения полных динамических характеристик. В этом случае ...

С древних времен люди пользовались различными единицами для количественного оценивания расстояния, массы тел, продолжительности дня и т.д.

Самые древние из единиц относятся к антропометрическим, т.е. те, которые отождествлялись с названиями частей человеческого тела.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ.

Физические величины

Технологическая деятельность человека связана с измерением различных физических величин.

Физическая величина, Значение физической величины –, Измерением физической величины

В основном в теории измерений принято пять типов шкал: названия, порядок, интервалы, отношения и абсолюты.

секунда, Кельвин и кандела

В связи с этим можно выделить три типа физических величин, измерение которых осуществляется по разным правилам.

К первому типу физических величин относятся величины, по совокупности размерностей которых определяются только отношения порядка и эквивалентности. Это отношение типа «мягче», «тверже», «теплее», «холоднее».

К величинам такого рода относятся, например, твердость, определяемая как способность тела оказывать сопротивление проникновения в него другого тела; температура как степень нагретости тела и т.п.

Существование таких отношений устанавливается теоретически или экспериментально с помощью специальных средств сравнения, а также на основе наблюдений за результатами воздействия физической величины на какой-либо объект.

Для второго типа физических величин отношение порядка и эквивалентности возникает как между величинами, так и между различиями в парах их величин. Следовательно, различия во временных интервалах считаются равными, если расстояние между соответствующими знаками равно.

Третий вид составляют аддитивные физические величины.

Аддитивные физические величины, Понятие о системе физических величин.

Набор физических величин — это определенная система, в которой отдельные величины связаны между собой системой уравнений.

Система физических величин –, Основная физическая величина –, Производная единица системы единиц –, Производная единица называется когерентной,

Для каждой физической величины необходимо установить единицу измерения.

Единица физической величины –

Помимо основных и производных физических величин различают множественные, дробные, когерентные, системные и несистемные единицы.

Количество независимых установленных значений равно разнице между количеством значений, включенных в систему, и количеством независимых уравнений связи между значениями.

Размерность физической величины –, Показатель размерности физической величины –

Размеры широко используются при формировании производных единиц и при проверке однородности уравнений. Если все показатели степени размерности равны нулю, такая физическая величина называется безразмерной. Все относительные величины (отношения одноименных величин) являются безразмерными.

Система единиц как совокупность основных и производных единиц впервые в 1832 году. предложил немецкий ученый К. Гаусс. Он построил систему единиц, где за основу принял единицы длины (миллиметр), массы (миллиграмм) и времени (секунда), и назвал ее абсолютной системой.

Единицы физической величины

... реферата – рассмотреть эталоны единиц физических величин. Важной задачей метрологии является создание эталонов физических величин, привязанных к физическим ... единицы SI в ряде случает базируются на фундаментальных физических константах. В этой связи можно выделить три вида физических величин, измерение которых осуществляется по различным правилам. К первому виду физических величин относятся величины, ...

Многообразие единиц измерения физических величин и систем единиц усложняло их применение. У одних и тех же уравнений между величинами были разные коэффициенты пропорциональности. Свойства материалов и процессов выражались в различных числовых значениях. Международный комитет мер и весов выбрал из своего состава комиссию по разработке единой международной системы единиц. Комиссия разработала проект Международной системы единиц, который был утвержден XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. Принятая система была названа Международной системой единиц, сокращенно СИ.

Учитывая необходимость охвата всех областей науки и техники Международной системой единиц, семь единиц следует выбрать в качестве основных. В механике такими являются единицы длины, массы и времени, в электричестве добавляется единица силы электрического тока, в теплоте – единица термодинамической температуры, в оптике – единица силы света, в молекулярной физике, термодинамике и химии – единица количества вещества. Эти семь единиц соответственно: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, кандела и моль – и выбраны в качестве основных единиц СИ.

Единица длины (метр), Единица массы (килограмм) –, Единица времени (секунда) –, Единица силы электрического тока (ампер) –, Единица термодинамической температуры (Кельвин) –, Единица силы света (кандела) –, Единица количества вещества (моль) –

Международная система единиц также содержит две дополнительные единицы: для плоского угла — радианы и для телесного угла — стерадианы.

Радиан (рад0, Стерадиан (ср) –

В международной системе единиц измерения, как и в других системах единиц физических единиц, важную роль играет размер.

Размерностью

ШКАЛЫ ВЕЛИЧИН. ШКАЛА НАИМЕНОВАНИЙ (ШКАЛА КЛАССИФИКАЦИЙ).

Исторически измерения возникли как процесс количественного сравнения оцениваемого свойства объекта с установленной мерой этого свойства. Это было естественно, так как количество оцениваемых свойств было невелико, а основные, наиболее практически востребованные из них (длина, масса, объем) допускали изготовление довольно простых, наглядных и практически удобных мер (в России: мера длины – фут, аршин, сажень; мера массы – золотник, фунт, пуд; мера объема – бутылка, ведро, бочка).

Однако уже в то время были в ходу меры, не имевшие материального выражения (меры площади, меры длины большого размера – верста).

С развитием производства и товарообмена количество измеряемых свойств расширялось, многие из них не были столь наглядными, как перечисленные выше, к тому же остро стоял вопрос межгосударственной унификации мер. Следовательно, переход от измерений к единицам физических величин был неизбежен. Дальнейшее развитие науки и техники поставило вопрос об измерении контроля свойств, которые до недавнего времени считались неизменными. Прежде всего, следует отметить качественные свойства. К качественным свойствам можно применять признаки дискретности, упорядоченности и др. если мы представим себе такое качественное свойство, как цвет, то вспомним, что в последнее время широко используются цветовые атласы (наборы), сопоставление с которыми позволяет четко идентифицировать и классифицировать тот или иной оттенок. К нему не применимы традиционные понятия измерений, такие, как больше или меньше, однако можно найти порядок расположения цветов (цветовая гамма) и выстроить шкалу наименований. Подобный подход позволяет сделать вывод о наличии еще более общих признаков, чем единицы измерений, — шкал измерений и распространить понятия и подходы метрологии на практически все многообразие предметов, процессов, явлений – на весь окружающий нас мир.

Измерительные шкалы

... анализ сравнительных шкал. В процессе выполнения реферата использовались следующие методы: метод индукция и дедукция, сравнение и др. 1. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ШКАЛАХ Измерение может быть ... в психологических исследованиях используется дихотомическая шкала наименований, которая задается двумя числами - нулем и единицей. Наиболее распространенные примеры таких шкал в психологии это: пол (мужчина ...

В целом теория весов развивалась давно, исходя из потребностей и логики развития физико-математических наук. В соответствии с этим отправной точкой теории шкал является положение о том, что свойство (свойства) объекта образуют дискретное множество, между элементами которого существует любого рода логические взаимосвязи. Следовательно, шкала измерения данного свойства понимается как сопоставление элементов данного свойства вместе с системой условных знаков с аналогичными отношениями. Системами условных знаков могут являться множество обозначений (названий), например цветов; совокупность классификационных символов или понятий, баллов оценки состояния объекта, действительные числа. Следовательно, для установления шкалы измерений необходимы как минимум две предпосылки: описание дискретного набора и установление логической связи между его элементами.

В настоящее время в соответствии с логической структурой проявления свойств в теории измерений принято различать пять типов шкал измерений:

• шкала наименований (классификаций);
• шкала порядков (рангов);
• шкала разностей (интервалов);
• шкала отношений;
• Абсолютная шкала.

Шкала наименований –

Измерения с использованием именных шкал — это процесс сравнения исследуемого объекта со шкалой и установления того, какие элементы шкалы соответствуют объекту. В шкалах наименований принципиально невозможно ввести единицы измерений и нулевой элемент (нулевую точку шкалы).

Это чисто качественные шкалы. Они позволяют выполнять некоторые статистические операции при обработке результатов измерений, полученных с их помощью. Для создания шкалы именования стандарты не требуются, но если стандартная шкала именования создана, она воспроизводит весь раздел шкалы, используемый на практике.

Шкала порядка (ранга)

У шкал порядка (ранга) есть предпосылка для введения единицы измерения, но этого не удается сделать ввиду их абсолютной нелинейности. Что касается именных весов, то для весов заказа наличие эталонов не обязательно. В них может быть или может отсутствовать нулевой элемент. внести изменения в шкалы именования и сортировки невозможно, так как это фактически означает создание новой шкалы.

Шкалы разностей (интервалов) –

Шкалы разностей имеют условные (принятые по соглашению) единицы измерений и нулевые элементы, соответствующие характерным (реперным) значениям измеряемой величины. В этих шкалах разрешены линейные преобразования и процедуры статистической обработки результатов измерений.

Шкалы отношений –

В шкалах отношений используются условные (принятые по соглашению) единицы измерений и естественные нули (например, шкала термодинамической температуры (шкала первого рода); шкала массы (шкала второго рода)).

Основы обеспечения единства измерений

... единицы измерения. Если допустить произвол в выборе единиц измерения, то это приведет к нарушению единства измерений. Поэтому стандартизации единиц измерений и их совокупности, называемой системой единиц, в метрологии ... Аналогично определялись международные электрические единицы (через эталон - для ома и эталонный метод - для ампера), а также международная шкала температур, определяемая посредством ...

Шкалы соотношений позволяют выполнять все арифметические и статистические операции.

Абсолютные шкалы –

Практическая реализация измерительных шкал достигается за счет стандартизации как самих шкал и единиц измерения, так и методов и условий их воспроизведения.

СЛУЧАЙНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ.

Мало что известно о природе случайных ошибок, их источниках и способах возникновения, мы можем только сказать, что существует множество причин, вызывающих появление этих ошибок. Каждый из них незаметно влияет на результат удара, но их полное воздействие может вызвать вопиющие ошибки. В любой момент эти причины проявляются по-разному, без логической связи между ними, независимо друг от друга. В результате отображаются очевидные ошибки без логической связи с предыдущими и последующими ошибками.

Теория вероятностей развивает математические методы изучения свойств случайных событий в больших популяциях. Теория ошибок, использующая математический аппарат теории вероятностей, основана на аналогии между возникновением случайных ошибок при повторных измерениях и возникновением случайных событий. Недостаточная значимость характера и происхождения случайных ошибок никоим образом не ограничивает эффективность применения вероятностных методов.

Случайной

Факторы, определяющие возникновение случайных ошибок, появляются нерегулярно, в различных комбинациях и с интенсивностью, которую трудно предсказать. Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же физической величины. Однако, если оперировать исправленными результатами измерений, т.е. такими, из которых исключены систематические погрешности, то чисто случайные погрешности будут обладать следующими свойствами:

• Равные по абсолютной величине положительные и отрицательные погрешности равновероятны;
• Большие погрешности наблюдаются реже, чем малые;
• По мере увеличения количества измерений одной и той же величины среднее арифметическое ошибок стремится к нулю, и, следовательно, среднее арифметическое результатов измерений стремится к истинному значению измеренной величины.

Фактическое значение случайной погрешности, полученное при поверке средства измерений, не характеризует его точность. Для оценки диапазонов значений ошибок и вероятности появления определенных значений требуются многократные измерения и использование математического аппарата теории вероятностей.

Самый универсальный способ описания случайных величин — найти их интегральные или дифференциальные функции распределения.

Интегральной функцией распределения

F ( x )= P { x_i ≤ x }= P {-∞< x_i ≤ x },

где Р – символ вероятности события, описание которого заключено в фигурных скобках.

Обычно график кумулятивной функции распределения результатов наблюдения представляет собой непрерывную неубывающую кривую, которая начинается от нуля до отрицательной бесконечности и асимптотически приближается к единице, когда аргумент увеличивается до плюс бесконечности.

Если интегральная функция имеет точку перегиба при значении x, близком к истинному значению измеренного значения, и принимает в этой точке значение 0,5, то мы говорим о симметрии распределения результатов.

Понятие денежной массы и ее измерение

... Глава I. Понятие денежной массы Важнейшим количественным показателем денежного обращения является денежная масса, представляющая собой совокупный объем покупательных и платежных средств, обслуживающих хозяйственный оборот и принадлежащих частным лицам, предприятиям и государству. Денежная масса - это совокупность ...

Более наглядным является описание свойств результатов наблюдений, содержащих случайные погрешности, с помощью дифференциальной функции распределения, иначе называемой плотностью распределения вероятностей:

р(х)=

Поскольку F (x = + ∞) =1, то , то есть площадь, заключенная между кривой дифференциальной функции распределения и осью абсцисс, равна единице. Вероятность попадания случайной величины х в заданный интервал (х₁ ; х₂ ) равна площади, заключенной между абсциссами х₁ и х₂ :

Р {x ₁ <x<x₂ }=

Нахождение функций распределения требует очень трудоемких поисков и вычислений. На практике существуют трапециевидные, уплощенные, экспоненциальные и другие распределения. Однако из-за того, что на практике встречается большее количество случайных величин, можно ожидать распределения согласно так называемому закону нормального распределения.

Теоретически доказано, что распределение случайных погрешностей будет близко к нормальному всякий раз, когда результаты наблюдений формируются под действием большого числа независимо действующих факторов, каждый из которых оказывает лишь незначительное действие по сравнению с суммарным действием всех остальных.

Плотность нормального распределения вероятностей для случайной величины описывается уравнением

Р (х)= ^— , где

m _x и — математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение, являющиеся основными параметрами нормального распределения; е – основание натурального логарифма.

Кривая имеет точки перегиба, соответствующие абсциссам m _х .

Если данную кривую рассматривают как плотность распределения случайных погрешностей, то начало координат переносят в центр распределения и по оси абсцисс откладывают значения погрешностей m_x . Уравнение принимает вид

Р( )=

Математическое ожидание, Дисперсия

D(x)=

Он имеет размер квадрата измеряемой величины и не всегда удобен для использования в качестве дисперсионной характеристики.

Среднее квадратическое отклонение

Если абсцисса функций нормального распределения выражается в долях среднего квадратического отклонения

t=

и начало координат находится в центре распределения, то распределение называется нормированным. Уравнения дифференциальной и интегральной функций нормированного нормального распределения принимают следующий вид:

«История возникновения единиц измерения массы»

... умений по теме « История возникновения массы и единицы ее измерения». Задачи : познакомить с историей возникновения массы; сформировать конкретные представления о массе тела; познакомить с единицами измерения массы (килограмм, грамм, тонна, центнер) и соотношениями ...

P(t)= F(t)= dt

Определенный интеграл

Ф(t)=

Называют функцией Лапласа. Заметим, что F(t)-Ф(t)=0,5.

В промышленной практике часто считается необходимым выполнение следующего условия: максимально допустимое отклонение от заданного номинального размера не должно быть меньше диапазона . В этом случае в среднем только одно из 370 изделий будет бракованным.

Область технологического разброса продукции любого размера, как правило, подчиняется нормальному закону, а периодически определяемое отклонение является индикатором изменения технологического цикла.

ЭТОЛОНЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.

Основные понятия об эталонах.

Для обеспечения единообразия измерений необходимо указать единицы измерения, в которых калибруются все средства измерений одной и той же физической величины. Это достигается за счет точного воспроизведения и хранения единиц физических величин и передачи их размеров в измерительный прибор по поверочной карте с использованием эталонов.

Классификация и назначение эталонов, а так же общие требования к их хранению и применению определены в ГОСТ 8.057-80 «ГСИ. Эталоны физических величин. Основные положения».

Перечень эталонов не повторяет перечня физических величин. Некоторые величины воспроизводятся с наивысшей точностью путем косвенных измерений, т.е. путем использования эталонов единиц других величин, связанных с первой определенной зависимостью.

По своему назначению и требованиям различают следующие типы стандартов.

Первичный эталон –, Специальный эталон —

Первичный или специальный стандарт, официально утвержденный в качестве эталонного стандарта для страны, называется государством. Государственные эталоны утверждаются Госстандартом, и на каждый их них утверждается государственный стандарт. Государственные эталоны создаются, хранятся и применяются центральными научными метрологическими институтами страны.

Вторичный эталон –

По своему метрологическому назначению вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия –, Эталон сравнения –, Эталон-свидетель –, Рабочий эталон –, Эталоны основных единиц СИ., Эталон единицы времени

В 1972 году осуществлен переход на систему всемирного координированного времени. Начиная с 1997 года, государственный первичный контроль и государственная поверочная схема для средств измерения времени и частоты определяются правилами межгосударственной стандартизации ПМГ18-96 «Межгосударственная поверочная схема для средств измерения времени и частоты».

Государственный первичный эталон единицы времени, состоящий из комплекса измерительных средств, обеспечивает воспроизведение единиц времени со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 1*10 ^-14 за три месяца.

Эталон единицы длины.

После изучения спектральных линий ряда элементов было найдено, что наибольшую точность воспроизведения единицы длины обеспечивает оранжевая линия изотопа криптона-86. В 1960 году 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла выражение размера метра в длинах этих волн как наиболее точное его значение.

Криптоновый метр позволил на порядок повысить точность воспроизведения единицы длины. Однако дальнейшее исследование позволило получить более точный эталон метра, основанный на длине волны в вакууме монохроматического излучения, генерируемого стабилизированным лазером. Разработка новых эталонных комплексов по воспроизведению метра привела к определению метра как расстояния, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды. Данное определение метра закреплено законодательно в 1985 году.

Эталоны основных физических величин

... массе одного литра дистиллированной воды при температуре 40С. Такой эталон существует и в настоящее время. «килограмм - единица массы 3) секунда (от латинского secunda (divisio) - второе деление) - третья основная единица - единица времени в Международной системе единиц ...

Новый эталонный комплекс по воспроизведению метра кроме повышения точности измерения в необходимых случаях позволяет так же следить за постоянством платино-иридиевого эталона, ставшего теперь вторичным эталоном, используемым для передачи размера единицы рабочим эталоном.

Эталон единицы массы.

В этот период были проведены точные определения массы известного объема воды путем последовательного взвешивания в воздухе и воде пустого бронзового цилиндра, размеры которого были тщательно определены.

Изготовленный на основе этих взвешиваний первый прототип килограмма представлял собой платиновую цилиндрическую гирю высотой 39 мм, равной ее диаметру. Как и прототип метра, он был передан на хранение в Национальный архив Франции. В 19 веке повторно осуществили несколько тщательных измерений массы одного кубического дециметра чистой воды при температуре 4 ⁰ С. При этом было установлено, что эта масса немного (приблизительно на 0, 028г) меньше прототипа килограмма Архива. Для того, чтобы при дальнейших, более точных, взвешиваниях не менять значение исходной единицы массы, Международной комиссией по прототипам метрической системы в 1872г. было решено за единицу массы принять массу прототипа килограмма Архива.

При изготовлении платино-иридиевых эталонов килограмма за международной прототип был принят тот, масса которого меньше всего отличалась от массы прототипа килограмма Архива.

В связи с принятием условного прототипа единицы массы литр оказался не равным кубическому дециметру. Значение этого отклонения (1л=1, 000028 дм ³ ) соответствует разности между массой международного прототипа килограмма и массой кубического дециметра воды. В 1964 году 12-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла решение о приравнивании объема 1 л к 1дм³ .

Следует отметить, что в момент установления метрической системы мер не было четкого разграничения понятий массы и веса, поэтому международный прототип килограмма считался эталоном единицы веса. Однако уже при утверждении международного прототипа килограмма на 1-й Генеральной конференции по мерам и весам в 1889 году килограмм был утвержден в качестве прототипа массы.

Четкое разграничение килограмма как единицы массы и килограмма как единицы силы было дано в решениях 3-й Генеральной конференции по мерам и весам (1901г).

Государственный первичный эталон и поверочная схема для средств изменения массы определяется ГОСТ 8.021 – 84. Государственный эталон состоит из комплекса мер и измерительных средств:

• национального прототипа килограмма – копии № 12 международного прототипа килограмма, представляющего собой гирю из платино-иридиевого сплава и предназначенного для передачи размера единицы массы гире R1;
• национального прототипа килограмма – копия № 26 международного прототипа килограмма, представляющего собой гирю из платино-иридиевого сплава и предназначенного для проверки неизменности размера единицы массы, воспроизводимый национальным прототипом килограмма – копии № 12, и замены последнего в период его сличений в Международном бюро мер и весов;
• гири R1 и набора гирь, изготовленных из платино-иридиевого сплава и предназначенных для передачи размера единицы массы эталонам – копиям;
• эталонных весов.

Номинальное значение массы, воспроизводимое эталоном, составляет 1кг. Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы массы со средним квадратическим отклонением результата измерений при сличении с международным прототипом килограмма, не превышающим 2*10 ^-3 мг.

«Метрология, стандартизация и сертификация» : «Эталоны единиц ...

... был непосредственно связан со временем, новый метр опирается на эталон единицы времени — се­кунду и известное значение скорости света. ... оценивается разница между измеряемой длиной (на­пример, платиноиридиевого прототипа метра) и эталонной дли­ной, воспроизводимой газоразрядной лампой. ... элементах изотопов. При этом элементы с четной атомной массой и четным номером в периодической системе эле­ментов ...

Эталонные весы, с помощью которых производится сличение эталона массы, с диапазоном взвешивания 2*10 ^-3 … 1кг имеют среднее квадратическое отклонение результата наблюдения на весах 5*10^-4 … 3*10^-2 мг.

Эталоны единицы температуры.

В 1715 году Фаренгейт создал ртутный термометр и предложил для построения термометрической шкалы две точки: температура смеси льда с солью и нашатырем, которую он обозначил 0, и температуру тела человека, которую он обозначил числом 96.

В 1736 году Реомюр предложил для термометрической шкалы другие две постоянные точки, более удобные для воспроизведения: точку таяния льда 0 и точку кипения воды 80.

В 1742 году Цельсий предложил термометрическую шкалу, в которой расстояние по шкале между точкой таяния льда и точкой кипения воды делилась на 100 частей. Показания термометров такого типа зависели от рода применяемого термометрического вещества, особенностей и условий его теплового расширения.

В 1848 году Кельвин и независимо от него Д.И.Менделеев предложили построить термодинамическую шкалу температур по одной реперной точке, приняв за нее тройную точку воды (точка равновесия воды, находящейся в специальном герметичном сосуде, в твердой, жидкой и газообразной фазах), которую можно воспроизвести с наименьшей погрешностью (0, 0001 К).

Нижней границей температурного интервала в этом случае служит точка абсолютного нуля. Данное предложение полностью было реализовано только в 18954 году, когда после тщательного анализа результатов, полученных в разных лабораториях, признали значение тройной точки воды, равное 273,16К, и точки таяния льда – 273,15К. Таким образом, термодинамическая температура является основной и обозначается символом Т. ее единицей служит кельвин (К), определенный как 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Температура (t) в градусах Цельсия ( ⁰ С) определяется по формуле:

t=T-T ₀ ,

где Т ₀ =273,15К.

Один градус Цельсия равен одному кельвину.

Поскольку воспроизведение термодинамической шкалы по одной реперной точке представляет значительные трудности, в 1968 г ввели Международную практическую температурную шкалу (МПТШ-68).

Для ее воспроизведения кроме тройной точки воды использовали еще 10-11 реперных точек, реализуя состояние равновесия между жидкой и газообразной или твердой или жидкой фазами чистых веществ. При воспроизведении шкалы в интервале температур, близких к абсолютному нулю, использовали тройную точку водорода (Т=13,81К).

При температурах, близких к 1000К, использовали точки затвердения серебра и золота. Точность воспроизведения кельвина (градуса Цельсия) различна в различных интервалах температур. Наименьшая погрешность (0, 0002К) достигается в тройной точке воды.

В качестве эталонных приборов при воспроизведении шкалы используют платиновый термометр сопротивления (-259,34…+630,74 ⁰ С) и термопару платинородий-платина (630,74…1064,43⁰ С).

В 1989 году вместо МПТШ-68 была принята новая международная практическая температурная шкала МПТШ-90, позволившая повысить точность воспроизведения кельвина в некоторых интервалах шкалы за счет введения дополнительных реперных точек плавления (точка галлия) и затвердевания (точки индия, алюминия, меди).

Во ВНИИМ им. Д,И.Менделеева созданы два государственных первичных и один специальный эталоны, обеспечивающие единство измерений температуры в диапазоне измерений 273,15…6300К. государственная поверочная схема для средств измерения температуры установлена ГОСТ 8.558-93.

Эталон единицы электрического тока.

С 1948 года в качестве эталона ампера были приняты токовые весы, с помощью которых определяли силу взаимодействия между двумя проводниками (в соответствии с определением единицы ампера).

Переход к этому эталону был связан с тем, что силу, с которой один проводник действует на другой, можно измерить более точно, чем количество выделенного вещества на электродах.

В настоящее время в связи с введением в метрологическую практику эталонов ома и вольта назначение токовых весов как средства, необходимого для воспроизведения ампера, утратило смысл, поскольку воспроизведение ампера через единицы сопротивления и напряжения повысило точность на два порядка.

Новый государственный первичный эталон ампера состоит из двух комплексов. В первом из них размер ампера воспроизводится через ом и вольт, а во втором – через фарад, вольт и секунду с использованием методов электрометрии.

Эталон и поверочная схема для средств измерения силы тока в диапазоне 30…110А регламентированы ГОСТ 8.022-91.

Эталон единицы силы света.

Последняя основная единица системы СИ – моль – не имеет эталона, поскольку является расчетной. Однако в области физико-химических измерений зарегистрированы три государственных эталона, воспроизводящих единицы молярной доли компонентов в газовых средах, объемного влагосодержания нефти и нефтепродуктов, относительной влажности газов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/fizicheskie-velichinyi-i-ih-edinitsyi-izmereniya/

1. «Управление качеством» под общей редакцией В.Е.Сыцко. Мн. «Вышэйшая школа»,2008

2. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учебное пособие для вузов. – М.; Логос, 2001

3. Основы метрологии, стандартизации и контроля качества: Учебное пособие. – М.;2000

4. Сыцко В.Е. «Управление качеством»: Учебное пособие для вузов, 2-е издание, 1999