Đã và vẫn còn nhiều hệ thống đo lường khác nhau trên thế giới. Chúng phục vụ cho việc cho phép mọi người trao đổi thông tin khác nhau, chẳng hạn như khi thực hiện giao dịch, kê đơn thuốc hoặc phát triển hướng dẫn sử dụng công nghệ. Để tránh nhầm lẫn, Hệ thống Đo lường Các Đại lượng Vật lý Quốc tế đã được phát triển.
Hệ thống đo các đại lượng vật lý là gì?
Một khái niệm như một hệ đơn vị của các đại lượng vật lý, hay đơn giản là hệ SI, thường không chỉ có trong các bài học vật lý và hóa học ở trường mà còn trong cuộc sống hàng ngày. Trong thế giới hiện đại, con người hơn bao giờ hết cần một số thông tin nhất định - ví dụ như thời gian, trọng lượng, khối lượng - được thể hiện một cách khách quan và có cấu trúc nhất. Chính vì lý do này mà một hệ thống đo lường thống nhất đã được tạo ra - một tập hợp các đơn vị đo lường được chấp nhận chính thức được khuyến nghị sử dụng trong cuộc sống hàng ngày vàkhoa học.
Những hệ thống đo lường nào đã tồn tại trước khi hệ SI ra đời
Tất nhiên, nhu cầu về các biện pháp luôn tồn tại trong một người, tuy nhiên, theo quy luật, những biện pháp này không phải là chính thức, chúng được xác định thông qua các tài liệu ngẫu hứng. Điều này có nghĩa là chúng không có tiêu chuẩn và có thể khác nhau tùy từng trường hợp.
Một ví dụ sinh động là hệ thống đo độ dài được áp dụng ở Nga. Một sải, một khuỷu tay, một cơ vòng, một sazhen - tất cả những đơn vị này ban đầu được gắn với các bộ phận của cơ thể - lòng bàn tay, cẳng tay, khoảng cách giữa các cánh tay dang ra. Tất nhiên, kết quả là các phép đo cuối cùng không chính xác. Sau đó, nhà nước đã nỗ lực tiêu chuẩn hóa hệ thống đo lường này, nhưng nó vẫn không hoàn hảo.
Các quốc gia khác đã có hệ thống đo các đại lượng vật lý của riêng họ. Ví dụ, ở Châu Âu, hệ thống đo lường tiếng Anh là phổ biến - feet, inch, dặm, v.v.
Tại sao chúng ta cần hệ SI?
Vào thế kỷ XVIII-XIX, quá trình toàn cầu hóa trở nên sôi động. Ngày càng có nhiều quốc gia bắt đầu thiết lập các mối quan hệ quốc tế. Ngoài ra, cuộc cách mạng khoa học và công nghệ đã đến thời kỳ đỉnh cao. Các nhà khoa học trên thế giới không thể chia sẻ hiệu quả kết quả nghiên cứu khoa học của họ do họ sử dụng các hệ thống khác nhau để đo các đại lượng vật lý. Phần lớn do sự vi phạm mối quan hệ trong cộng đồng khoa học thế giới, nhiều định luật vật lý và hóa học đã được các nhà khoa học khác nhau “khám phá” nhiều lần, điều này đã cản trở rất nhiều đến sự phát triển của khoa học và công nghệ.
Vì vậy, cần có một hệ thống thống nhất để đo lường các đơn vị vật lý, không chỉ cho phép các nhà khoa học trên toàn thế giới so sánh kết quả công việc của họ mà còn tối ưu hóa quá trình thương mại thế giới.
Lịch sử của Hệ thống Đo lường Quốc tế
Để cấu trúc các đại lượng vật lý và đo lường các đại lượng vật lý, một hệ thống các đơn vị, giống nhau cho toàn bộ cộng đồng thế giới, đã trở nên cần thiết. Tuy nhiên, để tạo ra một hệ thống đáp ứng tất cả các yêu cầu và khách quan nhất là một nhiệm vụ thực sự khó khăn. Cơ sở của hệ SI trong tương lai là hệ mét, đã trở nên phổ biến vào thế kỷ 18 sau Cách mạng Pháp.
Điểm khởi đầu mà từ đó, sự phát triển và cải tiến của Hệ thống quốc tế để đo các đại lượng vật lý có thể được coi là ngày 22 tháng 6 năm 1799. Đó là vào ngày này mà các tiêu chuẩn đầu tiên đã được phê duyệt - mét và kilôgam. Chúng được làm bằng bạch kim.
Mặc dù vậy, Hệ thống Đơn vị Quốc tế chỉ được chính thức thông qua vào năm 1960 tại Hội nghị lần thứ nhất về Trọng lượng và Đo lường. Nó bao gồm 6 đơn vị đo lường cơ bản của các đại lượng vật lý: giây (thời gian), mét (chiều dài), kilôgam (khối lượng), kelvin (nhiệt động lực học), ampe (dòng điện), candela (cường độ ánh sáng).
Vào năm 1964, một giá trị thứ bảy được thêm vào chúng - mol, đo lượng một chất trong hóa học.
Ngoài ra, còn cócác đơn vị dẫn xuất có thể được biểu diễn dưới dạng các đơn vị cơ bản bằng các phép toán đại số đơn giản.
Đơn vị SI cơ bản
Vì các đơn vị cơ bản của hệ đại lượng vật lý phải khách quan nhất có thể và không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài như áp suất, nhiệt độ, khoảng cách từ xích đạo và các đơn vị khác, nên việc xây dựng các định nghĩa và tiêu chuẩn của chúng phải được đối xử cơ bản.
Hãy xem xét chi tiết hơn từng đơn vị cơ bản của hệ thống đo lường các đại lượng vật lý.
Thứ hai. Đơn vị của thời gian. Đây là một đại lượng tương đối dễ diễn đạt, vì nó liên quan trực tiếp đến chu kỳ quay của Trái đất quanh Mặt trời. Một giây là 1/31536000 của một năm. Tuy nhiên, có nhiều cách phức tạp hơn để đo giây chuẩn, liên quan đến các chu kỳ bức xạ của nguyên tử xêzi. Phương pháp này hạn chế tối đa sai số do trình độ phát triển của khoa học và công nghệ hiện nay
Mét. Một đơn vị đo chiều dài và khoảng cách. Vào nhiều thời điểm khác nhau, người ta đã cố gắng biểu thị đồng hồ như một phần của đường xích đạo hoặc với sự trợ giúp của con lắc toán học, nhưng tất cả các phương pháp này đều không đủ chính xác, do đó giá trị cuối cùng có thể thay đổi trong phạm vi milimét. Sai số như vậy là rất quan trọng, vì vậy từ lâu các nhà khoa học đã tìm kiếm những cách chính xác hơn để xác định tiêu chuẩn của đồng hồ. Tại thời điểm hiện tại, một mét là chiều dài đường đi của ánh sáng trong (1 / 299.792.458) giây
Kg. Đơn vị khối lượng. Cho đến nay, kilôgam là đại lượng duy nhất được xác định thông qua một tiêu chuẩn thực,lưu giữ tại trụ sở của Văn phòng Trọng lượng và Đo lường Quốc tế. Theo thời gian, tiêu chuẩn sẽ thay đổi một chút khối lượng của nó do quá trình ăn mòn, cũng như sự tích tụ của bụi và các hạt nhỏ khác trên bề mặt của nó. Đó là lý do tại sao nó được lên kế hoạch để thể hiện giá trị của mình trong tương lai gần thông qua các đặc tính vật lý cơ bản
- Kelvin. Đơn vị đo nhiệt độ nhiệt động. Kelvin bằng 1/273, 16 nhiệt động lực học của điểm ba của nước. Đây là nhiệt độ mà nước ở ba trạng thái cùng một lúc - lỏng, rắn và khí. Độ C được chuyển đổi thành Kelvin theo công thức: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Một đơn vị của cường độ hiện tại. Dòng điện không thay đổi, trong quá trình chạy qua hai dây dẫn thẳng song song có tiết diện nhỏ nhất và chiều dài vô hạn, đặt cách nhau 1 m (một lực bằng 2 10-7 phát sinh trên mỗi phần của các dây dẫn này H), bằng 1 ampe.
- Candela. Đơn vị đo cường độ sáng là độ chói của nguồn theo một hướng cụ thể. Một giá trị cụ thể hiếm khi được sử dụng trong thực tế. Giá trị của đơn vị được suy ra thông qua tần số bức xạ và cường độ năng lượng của ánh sáng.
- Bướm đêm. Một đơn vị lượng của một chất. Hiện tại, mol là một đơn vị khác nhau đối với các nguyên tố hóa học khác nhau. Nó có giá trị bằng khối lượng của hạt nhỏ nhất của chất này. Trong tương lai, nó được lên kế hoạch để thể hiện chính xác một nốt ruồi bằng cách sử dụng số của Avogadro. Tuy nhiên, để làm được điều này, cần phải làm rõ ý nghĩa của chính con số. Avogadro.
Tiền tốSI và ý nghĩa của chúng
Để thuận tiện cho việc sử dụng các đơn vị cơ bản của đại lượng vật lý trong hệ SI, trên thực tế, một danh sách các tiền tố phổ quát đã được thông qua, với sự trợ giúp của các đơn vị phân số và nhiều đơn vị.
Đơn vị phát sinh
Rõ ràng, có nhiều hơn bảy đại lượng vật lý, có nghĩa là cũng cần những đơn vị để đo những đại lượng này. Đối với mỗi giá trị mới, một đơn vị mới được dẫn xuất, có thể được biểu thị theo đơn vị cơ bản bằng cách sử dụng các phép toán đại số đơn giản nhất, chẳng hạn như phép chia hoặc phép nhân.
Điều thú vị là, theo quy luật, các đơn vị dẫn xuất được đặt theo tên các nhà khoa học hoặc nhân vật lịch sử vĩ đại. Ví dụ, đơn vị cho công việc là Joule hoặc đơn vị cho điện cảm là Henry. Có nhiều đơn vị dẫn xuất - tổng cộng hơn hai mươi.
Đơn vị ngoài hệ thống
Mặc dù việc sử dụng phổ biến và rộng rãi các đơn vị đại lượng vật lý trong hệ SI, các đơn vị đo lường phi hệ thống vẫn được sử dụng trong thực tế trong nhiều ngành công nghiệp. Ví dụ, trong vận chuyển - một hải lý, trong đồ trang sức - một carat. Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta biết các đơn vị phi hệ thống như ngày, phần trăm, diopters, lít và nhiều đơn vị khác.
Cần phải nhớ rằng, dù quen thuộc nhưng khi giải các bài toán vật lý hay hóa học, các đơn vị không thuộc hệ thống phải được chuyển thành đơn vị đocác đại lượng vật lý trong hệ SI.
