Автор: Пользователь скрыл имя, 08 Декабря 2011 в 12:03, реферат
Основная цель реферата – изучить основные физические величины. Для достижения поставленной цели, ставятся следующие задачи:
дать понятие физической величине,
изучить характеристики физической величины,
определить основные физические величины и дать характеристику каждой из них,
рассмотреть характеристики международной системы физических единиц СИ.
Тройная точка воды – это такое состояние чистой воды, когда лед, жидкая вода и водяной пар находятся в тепловом равновесии. В условиях вакуума над тающим льдом устанавливается равновесное давление водяного пара p = 611 Па. Этому состоянию прописано значение термодинамической температуры T = 273,16 К. Точка замерзания воды при нормальном атмосферном давлении p = 101 325 Па = 1 атм расположена ниже тройной точки воды на 0,00993 К.
XIII Генеральная ассамблея по мерам и весам в 1976 г. наряду с абсолютной термодинамической шкалой утвердила в качестве производной шкалу Цельсия, определив температуру как to C = (T – 237,15) K.
В 1990 г. был утвержден последний состав Международной температурной шкалы (МТШ-90). Реперные токи МТШ-90 подразделяются на определяющие и вторичные. Список определяющих реперных точек приведен в таблице 1.
Определяющие реперные точки – это точки температурной шкалы, для которых результаты измерений в разных странах совпали между собой.
Вторичные
реперные точки охватывают более
широкий диапазон температур. Шкала
вторичных реперных точек содержит
27 значений. Самая высокая температура
– температура затвердевания вольфрама
– 3 666 К.
Таблица 1 - Определяющие реперные точки.
Реперная точка | T, K | T, oC | Погрешность, К |
Тройная точка равновесного H2 | 13,803 | -259,346 | 0,005 |
Точка кипения равновесного H2 | 17,042 | -256,108 | 0,005 |
Тройная
точка:
неона кислорода аргона ртути воды |
24,5561 54,3384 83,8058 234,3156 273,16 |
-248,5939 -218,7916 -189,3442 -38,8344 0,01 |
0,005 0,005 0,005 0,005 0,0 (по определению) |
Точка плавления галлия | 302,9146 | 29,7646 | 0,0015 |
Точка
затвердевания:
индия цинка алюминия серебра золота меди |
429,7485 692,677 933,473 1234,93 1337,33 1357,77 |
156,5985 231,928 660,323 961,78 1064,18 1084,62 |
0,0015 0,003 0,003 0,005 0,015 0,02 |
На
практике для точных измерений температуры
используются платиновые термометры сопротивления
или термопары, которые градируются
по реперным точкам. От платиновых термометров
сопротивления и термопар размер единицы
температуры передается образцовым
и рабочим термометрам менее высокого
класса точности. [3, 18].
В 1967 г. XIII Генеральная конференция по мерам и весам утвердила единицу силы света – канделу.
Кандела
– сила света в направлении
нормали к отверстию
Ранее эталон единицы силы света представлял собой комплекс, в котором платина, расплавленная индукционной печью, нагревает керамическую трубку диаметром 2 мм и длиной 40 мм. Излучение из трубки фиксируется на вход фотометра, который позволяет производить измерение энергии излучения на различных длинах волн. Такая структура имеет существенные источники погрешности: невозможно создать идеальный черный излучатель, поэтому коэффициент излучения всегда меньше единицы; температура излучающей полости несколько ниже температуры платины вследствие теплопроводности и неоднородности затвердевания платины; в оптической системе теряется часть световой энергии. Введение поправок делает возможным воспроизведение единицы силы света с точностью 0,1 … 0,2%. [3, 20]
В
настоящее время воспроизведение единицы
силы света с точностью 0,1% возможно с помощью
источника (чаще всего используется вольфрамовая
ленточная лампа накаливания, которая
подбором силы тока излучает как черное
тело с температурой 2 045 К) и фотоприемника,
рассчитанного на измерение энергетической
мощности излучения на длине волны 555 нм.
Измерения ведутся в единицах механической
мощности – ваттах, а световой поток определяется
через механический эквивалент света,
равный 683 люмена на ватт (люмен – единица
измерения светового потока).
Для удобства описания химических процессов в систему СИ введена химическая основная единица – моль.
Моль – количество вещества, имеющее столько структурных единиц, сколько их содержится в 12 г моноизотопа углерода C12 (точно это значение не установлено).
По физическому смыслу оно равно постоянной Авогадро – числу атомов в грамм-эквиваленте углерода.
Эта
величина дублирует основную единицу
массы – килограмм. Необходимо также
отметить, что до сих пор не существует
реализации эталона этой единицы. Многочисленные
попытки независимого воспроизведения
моля приводили к тому, что накопление
точно измеренного количества вещества
сводилось к необходимости выхода на другие
эталоны физических величин. Например,
попытка электрохимического выделения
какого-либо вещества приводит к необходимости
измерения массы и силы электрического
тока, точное измерение числа атомов в
кристаллах – к измерению линейных размеров
кристалла и его массы и т.д. [4, 25]
Как уже было сказано, международная система СИ была принята в 1960 году.
Универсальность СИ обеспечивается тем, что семь основных единиц, положенных в ее основу, являются единицами физических величин, отражающих основные свойства материального мира и дают возможность образовывать производные единицы для любых физических величин во всех отраслях науки и техники. Этой же цели служат и дополнительные единицы, необходимые для образования производных единиц, зависящих от плоского и телесного углов. Преимуществом СИ перед другими системами единиц является принцип построения самой системы: СИ построена для некоторой системы физических величин, позволяющих представить физические явления в форме математических уравнений; некоторые из физических величин приняты основными и через них выражаются все остальные - производные физические величины. Для основных величин установлены единицы, размер которых согласован на международном уровне, а для остальных величин образуются производные единицы. Построенная таким образом система единиц и входящие в нее единицы называются когерентными, так как при этом выдержано условие, что соотношения между числовыми значениями величин, выраженными в единицах СИ, не содержат коэффициентов, отличных от входящих в первоначально выбранные уравнения, связывающие величины. Когерентность единиц СИ при их применении позволяет до минимума упростить расчетные формулы за счет освобождения их от переводных коэффициентов.
В
СИ устранена множественность
Установление для каждой физической величины своей единицы позволило разграничить понятие массы (единица СИ - килограмм) и силы (единица СИ - ньютон). Понятие массы следует использовать во всех случаях, когда имеется в виду свойство тела или вещества, характеризующее их инерционность и способность создавать гравитационное поле, понятие веса - в случаях, когда имеется в виду сила, возникающая вследствие взаимодействия с гравитационным полем.
Международная
система единиц благодаря своим
преимуществам получила широкое
распространение в мире. В настоящее
время трудно назвать страну, которая
бы не внедрила СИ, находилась бы на стадии
внедрения или не приняла бы решения о
внедрении СИ. Так, страны, ранее применявшие
английскую систему мер (Англия, Австралия,
Канада, США и др.) также приняли СИ. [5, 190]
Изучив учебную литературу и федеральные законодательные акты, можно сделать вывод, что основные физические величины, изученные в данном реферате, охватывают все области физических явлений, все отрасли техники и народного хозяйства.
Данные единицы достаточно удобны по своему размеру и имеют удобные на практике собственные наименования.
Принятая в 1960 году Международная система единиц СИ отвечает современному уровню метрологии. Сюда относится оптимальный выбор основных единиц, и в частности их числа и размеры; согласованность (когерентность) производных единиц; рационализованная форма уравнений электромагнетизма; образование кратных и дольных единиц посредством десятичных приставок.
В
результате различные физические величины
обладают в Международной системе,
как правило, и различной размерностью.
Это делает возможным полноценный размерный
анализ, предотвращая недоразумения, например,
при контроле выкладок. Показатели размерности
в СИ целочислены, а не дробны, что упрощает
выражение производных единиц через основные
и вообще оперирование с размерностью.