كان ولا يزال هناك العديد من أنظمة القياس المختلفة في العالم. إنها تعمل على تمكين الناس من تبادل المعلومات المختلفة ، على سبيل المثال ، عند إجراء المعاملات أو وصف الأدوية أو وضع مبادئ توجيهية لاستخدام التكنولوجيا. من أجل تجنب الالتباس ، تم تطوير النظام الدولي لقياس الكميات المادية.
ما هو نظام قياس الكميات الفيزيائية؟
مثل هذا المفهوم كنظام وحدات الكميات الفيزيائية ، أو ببساطة نظام SI ، غالبًا ما يمكن العثور عليه ليس فقط في دروس الفيزياء والكيمياء المدرسية ، ولكن أيضًا في الحياة اليومية. في العالم الحديث ، يحتاج الناس أكثر من أي وقت مضى إلى معلومات معينة - على سبيل المثال ، الوقت والوزن والحجم - ليتم التعبير عنها بأكثر الطرق موضوعية وتنظيمًا. ولهذا تم إنشاء نظام قياس موحد - مجموعة من وحدات القياس المقبولة رسميًا الموصى باستخدامها في الحياة اليومية والعلم.
ما هي أنظمة القياس الموجودة قبل ظهور نظام SI
بالطبع ، كانت الحاجة إلى اتخاذ تدابير موجودة دائمًا لدى الشخص ، ومع ذلك ، كقاعدة عامة ، لم تكن هذه الإجراءات رسمية ، لقد تم تحديدها من خلال مواد مرتجلة. هذا يعني أنه لم يكن لديهم معيار ويمكن أن يختلفوا من حالة إلى أخرى.
مثال حي على نظام مقاييس الطول المعتمد في روسيا. امتداد ، كوع ، أرشين ، سازن - كل هذه الوحدات كانت في الأصل مرتبطة بأجزاء من الجسم - الكف ، الساعد ، المسافة بين الذراعين الممدودتين. بالطبع ، كانت القياسات النهائية غير دقيقة نتيجة لذلك. بعد ذلك ، بذلت الدولة جهودًا لتوحيد نظام القياس هذا ، لكنها ظلت غير كاملة.
كان لدى البلدان الأخرى أنظمتها الخاصة لقياس الكميات المادية. على سبيل المثال ، كان نظام القياس باللغة الإنجليزية شائعًا في أوروبا - الأقدام ، البوصات ، الأميال ، إلخ.
لماذا نحتاج إلى نظام SI؟
في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، أصبحت عملية العولمة نشطة. بدأت المزيد والمزيد من البلدان في إقامة اتصالات دولية. بالإضافة إلى ذلك ، بلغت الثورة العلمية والتكنولوجية ذروتها. لم يتمكن العلماء في جميع أنحاء العالم من مشاركة نتائج أبحاثهم العلمية بشكل فعال بسبب حقيقة أنهم استخدموا أنظمة مختلفة لقياس الكميات الفيزيائية. إلى حد كبير بسبب مثل هذه الانتهاكات للروابط داخل المجتمع العلمي العالمي ، تم "اكتشاف" العديد من القوانين الفيزيائية والكيميائية عدة مرات من قبل علماء مختلفين ، مما أعاق بشكل كبير تطور العلوم والتكنولوجيا.
وبالتالي ، كانت هناك حاجة إلى نظام موحد لقياس الوحدات المادية ، والذي لن يسمح فقط للعلماء حول العالم بمقارنة نتائج عملهم ، ولكن أيضًا تحسين عملية التجارة العالمية.
تاريخ النظام الدولي للقياس
من أجل هيكلة الكميات الفيزيائية وقياس الكميات المادية ، أصبح من الضروري وجود نظام من الوحدات ، هو نفسه بالنسبة للمجتمع العالمي بأسره. ومع ذلك ، فإن إنشاء مثل هذا النظام الذي يلبي جميع المتطلبات ويكون أكثر موضوعية هو مهمة صعبة حقًا. كان أساس نظام SI المستقبلي هو النظام المتري ، والذي انتشر على نطاق واسع في القرن الثامن عشر بعد الثورة الفرنسية.
يمكن اعتبار نقطة البداية التي بدأ منها تطوير وتحسين النظام الدولي لقياس الكميات المادية في 22 يونيو 1799. في هذا اليوم تمت الموافقة على المعايير الأولى - المتر والكيلوغرام. كانت مصنوعة من البلاتين.
على الرغم من ذلك ، تم اعتماد النظام الدولي للوحدات رسميًا فقط في عام 1960 في المؤتمر العام الأول للأوزان والمقاييس. تضمنت 6 وحدات أساسية لقياس الكميات الفيزيائية: الثانية (الوقت) ، المتر (الطول) ، الكيلوجرام (الكتلة) ، كلفن (درجة الحرارة الديناميكية الحرارية) ، الأمبير (التيار) ، الشمعة (شدة الضوء).
في عام 1964 ، تمت إضافة قيمة سابعة لهم - الخلد ، الذي يقيس كمية مادة في الكيمياء.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضاالوحدات المشتقة التي يمكن التعبير عنها من حيث الوحدات الأساسية باستخدام العمليات الجبرية البسيطة.
وحدات النظام الدولي الأساسية
بما أن الوحدات الأساسية لنظام الكميات الفيزيائية يجب أن تكون موضوعية قدر الإمكان ولا تعتمد على الظروف الخارجية مثل الضغط ودرجة الحرارة والبعد عن خط الاستواء وغيرها ، فإن صياغة تعاريفها ومعاييرها يجب أن يعامل بشكل أساسي.
دعونا نفكر في كل وحدة من الوحدات الأساسية لنظام قياس الكميات الفيزيائية بمزيد من التفصيل.
ثانية. وحدة الوقت. هذه كمية سهلة نسبيًا للتعبير عنها ، لأنها مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بفترة ثورة الأرض حول الشمس. والثاني هو 1/31536000 من السنة. ومع ذلك ، هناك طرق أكثر تعقيدًا لقياس الثانية القياسية المرتبطة بفترات إشعاع ذرة السيزيوم. تقلل هذه الطريقة من الخطأ الذي يتطلبه المستوى الحالي لتطور العلوم والتكنولوجيا
متر. وحدة قياس الطول والمسافة. في أوقات مختلفة ، جرت محاولات للتعبير عن العداد كجزء من خط الاستواء أو بمساعدة بندول رياضي ، لكن كل هذه الطرق لم تكن دقيقة بما يكفي ، بحيث يمكن أن تختلف القيمة النهائية في حدود المليمترات. يعد مثل هذا الخطأ أمرًا بالغ الأهمية ، لذلك كان العلماء يبحثون لفترة طويلة عن طرق أكثر دقة لتحديد معيار العداد. في الوقت الحالي ، متر واحد هو طول المسار الذي يسلكه الضوء في (1 / 299،792،458) ثانية
كيلوغرام. وحدة الكتلة. حتى الآن ، الكيلوجرام هو الكمية الوحيدة المحددة من خلال معيار حقيقي ، وهومحفوظة في مقر المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. بمرور الوقت ، يغير المعيار كتلته قليلاً بسبب عمليات التآكل ، فضلاً عن تراكم الغبار والجزيئات الصغيرة الأخرى على سطحه. هذا هو السبب في أنه مخطط للتعبير عن قيمته في المستقبل القريب من خلال الخصائص الفيزيائية الأساسية
- كلفن. وحدة قياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية. يساوي كلفن 1/273 ، 16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء. هذه هي درجة الحرارة التي يكون عندها الماء في ثلاث حالات في وقت واحد - سائلة وصلبة وغازية. يتم تحويل الدرجات المئوية إلى كلفن بالصيغة: t K \u003d t C ° + 273
- أمبير. وحدة للقوة الحالية. تيار غير متغير ، خلال مروره من خلال موصلين مستقيمين متوازيين مع مساحة مقطع عرضي دنيا وطول لانهائي ، يقع على مسافة متر واحد من بعضهما البعض (قوة تساوي 2 10-7 ينشأ على كل قسم من هذه الموصلات H) ، يساوي 1 أمبير.
- كانديلا. وحدة قياس شدة الإضاءة هي لمعان المصدر في اتجاه معين. قيمة محددة نادرا ما تستخدم في الممارسة. يتم اشتقاق قيمة الوحدة من خلال تردد الإشعاع وكثافة طاقة الضوء.
- فراشة. وحدة كمية المادة. في الوقت الحالي ، الشامة هي وحدة تختلف باختلاف العناصر الكيميائية. وهي تساوي عدديًا كتلة أصغر جزيء من هذه المادة. في المستقبل ، من المخطط التعبير عن مول واحد بالضبط باستخدام رقم Avogadro. للقيام بذلك ، من الضروري توضيح معنى الرقم نفسه.أفوجادرو
البادئات SI وماذا تعني
لتسهيل استخدام الوحدات الأساسية للكميات المادية في نظام SI ، في الممارسة العملية ، تم اعتماد قائمة من البادئات العامة ، بمساعدة الوحدات الكسرية والمتعددة التي يتم تشكيلها.
الوحدات المشتقة
من الواضح أن هناك أكثر من سبع كميات مادية ، مما يعني أن هناك حاجة أيضًا للوحدات التي يجب قياس هذه الكميات بها. لكل قيمة جديدة ، يتم اشتقاق وحدة جديدة ، والتي يمكن التعبير عنها من حيث الوحدات الأساسية باستخدام أبسط العمليات الجبرية ، مثل القسمة أو الضرب.
من المثير للاهتمام ، كقاعدة عامة ، تسمية الوحدات المشتقة على اسم علماء عظماء أو شخصيات تاريخية. على سبيل المثال ، وحدة العمل هي جول أو وحدة الحث هي Henry. هناك العديد من الوحدات المشتقة - أكثر من عشرين في المجموع.
وحدات خارج النظام
على الرغم من الاستخدام الواسع والواسع النطاق لوحدات نظام SI للكميات المادية ، لا تزال وحدات القياس غير النظامية مستخدمة في الممارسة العملية في العديد من الصناعات. على سبيل المثال ، في الشحن - ميل بحري ، في المجوهرات - قيراط. في الحياة اليومية ، نعرف الوحدات غير النظامية مثل الأيام والنسب المئوية والديوبتر واللترات وغيرها الكثير.
يجب أن نتذكر أنه على الرغم من إلمامهم ، عند حل المشكلات الفيزيائية أو الكيميائية ، يجب تحويل الوحدات غير النظامية إلى وحدات قياسالكميات الفيزيائية في نظام SI
