Es gab und gibt viele verschiedene Messsysteme auf der Welt. Sie dienen dazu, verschiedene Informationen auszutauschen, beispielsweise bei Transaktionen, der Verschreibung von Medikamenten oder der Entwicklung von Richtlinien für den Einsatz von Technologie. Um Verwirrung zu vermeiden, wurde das Internationale System zur Messung physikalischer Größen entwickelt.
Was ist ein System zur Messung physikalischer Größen?
Ein solches Konzept als Einheitensystem physikalischer Größen oder einfach das SI-System findet sich häufig nicht nur im schulischen Physik- und Chemieunterricht, sondern auch im Alltag. In der modernen Welt brauchen die Menschen mehr denn je bestimmte Informationen – zum Beispiel Zeit, Gewicht, Volumen – um möglichst objektiv und strukturiert ausgedrückt zu werden. Zu diesem Zweck wurde ein einheitliches Maßsystem geschaffen - eine Reihe offiziell anerkannter Maßeinheiten, die für die Verwendung im Alltag empfohlen werden undWissenschaft.
Welche Maßsysteme gab es vor der Einführung des SI-Systems
Natürlich hat der Mensch schon immer die Notwendigkeit von Maßnahmen gehabt, aber in der Regel waren diese Maßnahmen nicht offiziell, sie wurden durch improvisierte Materialien bestimmt. Das bedeutet, dass sie keinen Standard hatten und von Fall zu Fall unterschiedlich sein konnten.
Ein anschauliches Beispiel ist das System der Längenmaße in Russland. Eine Spanne, ein Ellbogen, ein Arshin, ein Sazhen - all diese Einheiten waren ursprünglich an Körperteile gebunden - die Handfläche, der Unterarm, der Abstand zwischen ausgestreckten Armen. Natürlich waren die endgültigen Messungen dadurch ungenau. In der Folge bemühte sich der Staat, dieses Messsystem zu standardisieren, aber es blieb immer noch unvollkommen.
Andere Länder hatten ihre eigenen Systeme zur Messung physikalischer Größen. Zum Beispiel war in Europa das englische Maßsystem üblich - Fuß, Zoll, Meilen usw.
Warum brauchen wir das SI-System?
In den XVIII-XIX Jahrhunderten wurde der Prozess der Globalisierung aktiv. Immer mehr Länder begannen, internationale Kontakte zu knüpfen. Darüber hinaus hat die wissenschaftliche und technologische Revolution ihren Höhepunkt erreicht. Wissenschaftler auf der ganzen Welt konnten die Ergebnisse ihrer wissenschaftlichen Forschung nicht effektiv teilen, da sie unterschiedliche Systeme zur Messung physikalischer Größen verwendeten. Vor allem aufgrund solcher Verletzungen der Verbindungen innerhalb der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft wurden viele physikalische und chemische Gesetze mehrmals von verschiedenen Wissenschaftlern „entdeckt“, was die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie stark behinderte.
Daher bestand Bedarf an einem einheitlichen System zur Messung physikalischer Einheiten, das es Wissenschaftlern auf der ganzen Welt nicht nur ermöglicht, die Ergebnisse ihrer Arbeit zu vergleichen, sondern auch den Prozess des Welthandels optimiert.
Geschichte des Internationalen Messsystems
Um physikalische Größen zu strukturieren und physikalische Größen zu messen, ist ein für die gesamte Weltgemeinschaft einheitliches Einheitensystem notwendig geworden. Es ist jedoch eine wirklich schwierige Aufgabe, ein solches System zu erstellen, das alle Anforderungen erfüllt und das objektivste ist. Grundlage des späteren SI-Systems war das metrische System, das sich im 18. Jahrhundert nach der Französischen Revolution verbreitete.
Als Ausgangspunkt für die Entwicklung und Verbesserung des Internationalen Systems zur Messung physikalischer Größen kann der 22. Juni 1799 angesehen werden. An diesem Tag wurden die ersten Standards genehmigt - der Meter und das Kilogramm. Sie waren aus Platin.
Trotzdem wurde das Internationale Einheitensystem erst 1960 auf der 1. Generalkonferenz für Maß und Gewicht offiziell angenommen. Es umfasste 6 grundlegende Maßeinheiten für physikalische Größen: Sekunde (Zeit), Meter (Länge), Kilogramm (Masse), Kelvin (thermodynamische Temperatur), Ampere (Stromstärke), Candela (Lichtintensität).
1964 wurde ihnen ein siebter Wert hinzugefügt - der Mol, der in der Chemie die Menge einer Substanz misst.
Darüber hinaus gibt es auchAbgeleitete Einheiten, die mit einfachen algebraischen Operationen in Grundeinheiten ausgedrückt werden können.
Grundlegende SI-Einheiten
Da die Grundeinheiten des Systems der physikalischen Größen möglichst objektiv sein und nicht von äußeren Bedingungen wie Druck, Temperatur, Entfernung zum Äquator und anderen abhängen sollten, musste die Formulierung ihrer Definitionen und Maßstäbe so sein grundsätzlich behandelt werden.
Lassen Sie uns jede der Grundeinheiten des Systems zur Messung physikalischer Größen genauer betrachten.
Sekunde. Die Zeiteinheit. Dies ist eine relativ einfach auszudrückende Größe, da sie in direktem Zusammenhang mit der Periode des Erdumlaufs um die Sonne steht. Eine Sekunde ist 1/31536000 eines Jahres. Es gibt jedoch komplexere Möglichkeiten, die Standardsekunde zu messen, die mit den Strahlungsperioden des Cäsiumatoms verbunden ist. Diese Methode minimiert den Fehler, der nach dem derzeitigen Entwicklungsstand von Wissenschaft und Technik erforderlich ist
Meter. Eine Maßeinheit für Länge und Entfernung. Zu verschiedenen Zeiten wurde versucht, das Meter als Teil des Äquators oder mit Hilfe eines mathematischen Pendels auszudrücken, aber alle diese Methoden waren nicht genau genug, so dass der Endwert im Millimeterbereich variieren konnte. Ein solcher Fehler ist kritisch, daher suchen Wissenschaftler seit langem nach genaueren Wegen, um den Meterstandard zu bestimmen. Im Moment ist ein Meter die Weglänge, die das Licht in (1/299.792.458) Sekunden zurücklegt
Kilogramm. Masseneinheit. Bis heute ist das Kilogramm die einzige durch einen echten Standard definierte Größe, dieam Hauptsitz des Internationalen Büros für Maß und Gewicht aufbewahrt. Im Laufe der Zeit ändert der Standard seine Masse aufgrund von Korrosionsprozessen sowie der Ansammlung von Staub und anderen kleinen Partikeln auf seiner Oberfläche geringfügig. Deshalb ist geplant, seinen Wert in naher Zukunft durch grundlegende physikalische Eigenschaften auszudrücken
- Kelvin. Maßeinheit für die thermodynamische Temperatur. Kelvin ist gleich 1/273,16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes von Wasser. Das ist die Temperatur, bei der sich Wasser gleichzeitig in drei Zuständen befindet – flüssig, fest und gasförmig. Grad Celsius werden nach folgender Formel in Kelvin umgerechnet: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Eine Einheit der Stromstärke. Ein unveränderlicher Strom, bei dessen Durchgang durch zwei parallele gerade Leiter mit minimalem Querschnitt und unendlicher Länge, die sich in einem Abstand von 1 Meter voneinander befinden (eine Kraft gleich 2 10-7entsteht auf jedem Abschnitt dieser Leiter H), ist gleich 1 Ampere.
- Candela. Eine Maßeinheit für die Lichtstärke ist die Leuchtkraft einer Quelle in einer bestimmten Richtung. Ein spezifischer Wert, der in der Praxis selten verwendet wird. Der Wert der Einheit ergibt sich aus der Strahlungsfrequenz und der Energieintensität des Lichts.
- Motte. Eine Mengeneinheit eines Stoffes. Im Moment ist der Maulwurf eine Einheit, die für verschiedene chemische Elemente unterschiedlich ist. Sie ist zahlenmäßig gleich der Masse des kleinsten Teilchens dieser Substanz. In Zukunft ist geplant, mit der Avogadro-Zahl genau einen Maulwurf auszudrücken. Dazu ist es jedoch notwendig, die Bedeutung der Zahl selbst zu klären. Avogadro.
SI-Präfixe und ihre Bedeutung
Zur Vereinfachung der Verwendung der Grundeinheiten physikalischer Größen im SI-System wurde in der Praxis eine Liste universeller Präfixe übernommen, mit deren Hilfe gebrochene und mehrfache Einheiten gebildet werden.
Abgeleitete Einheiten
Offensichtlich gibt es weit mehr als sieben physikalische Größen, was bedeutet, dass auch Einheiten benötigt werden, in denen diese Größen gemessen werden sollen. Für jeden neuen Wert wird eine neue Einheit abgeleitet, die mit den einfachsten algebraischen Operationen wie Division oder Multiplikation durch die Grundeinheit ausgedrückt werden kann.
Es ist interessant, dass abgeleitete Einheiten in der Regel nach großen Wissenschaftlern oder historischen Persönlichkeiten benannt sind. Beispielsweise ist die Einheit für Arbeit Joule oder die Einheit für Induktivität Henry. Es gibt viele abgeleitete Einheiten - insgesamt mehr als zwanzig.
Systemfremde Einheiten
Trotz der weit verbreiteten und weit verbreiteten Verwendung von Einheiten des SI-Systems für physikalische Größen werden in der Praxis in vielen Branchen immer noch systemfremde Maßeinheiten verwendet. Zum Beispiel in der Schifffahrt - eine Seemeile, in Schmuck - ein Karat. Im Alltag kennen wir solche nicht-systemischen Einheiten wie Tage, Prozente, Dioptrien, Liter und viele mehr.
Es muss daran erinnert werden, dass bei der Lösung physikalischer oder chemischer Probleme nicht-systemische Einheiten trotz ihrer Vertrautheit in Maßeinheiten umgerechnet werden müssenphysikalische Größen im SI-System.
