Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Метрология и автоматизация

Microsoft Excel

Международная система единиц СИ

Международная система единиц СИ (SI) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире.

1. Международная система единиц СИ

Международная система единиц, СИ — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы.

Полное официальное описание СИ вместе с её толкованием содержится в действующей редакции Брошюры СИ и Дополнении к ней, опубликованных Международным бюро мер и весов (МБМВ). Брошюра СИ издаётся с 1970 года, с 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков, однако официальным считается текст только на французском языке.

СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 году, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.

СИ определяет семь основных единиц физических величин и производные единицы (сокращённо — единицы СИ или единицы), а также набор приставок. СИ также устанавливает стандартные сокращённые обозначения единиц и правила записи производных единиц.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.

Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные наименования, например, единице радиан.

Приставки можно использовать перед наименованиями единиц. Они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

Основные единицы СИ

Величина Единица
Наименование Символ размерности Наименование Обозначение
русское французское/английское русское международное
Длина L метр mètre/metre м m
Масса M килограмм kilogramme/kilogram кг kg
Время T секунда seconde/second с s
Сила электрического тока I ампер ampère/ampere А A
Температура Θ кельвин kelvin К K
Количество вещества N моль mole моль mol
Сила света J кандела candela кд cd

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций — умножения и деления. Некоторым из производных единиц для удобства присвоены собственные наименования, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется, или из определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости — м/с (метр в секунду).

Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц. Однако на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н·м, и не следует использовать м·Н или Дж.

Наименование некоторых производных единиц, имеющих одинаковое выражение через основные единицы, может быть разным. Например, единица измерения «секунда в минус первой степени» (1/с) называется герц (Гц), когда она используется для измерения частоты, и называется беккерель (Бк), когда она используется для измерения активности радионуклидов.

Производные единицы, имеющие специальные наименования и обозначения

Величина Единица Обозначение Выражение через основные единицы
русское наименование французское/английское наименование русское международное
Плоский угол радиан radian рад rad м·м−1 = 1
Телесный угол стерадиан steradian ср sr м2·м−2 = 1
Температура Цельсия градус Цельсия degré Celsius/degree Celsius °C °C K
Частота герц hertz Гц Hz с−1
Сила ньютон newton Н N кг·м·c−2
Энергия джоуль joule Дж J Н·м = кг·м2·c−2
Мощность ватт watt Вт W Дж/с = кг·м2·c−3
Давление паскаль pascal Па Pa Н/м2 = кг·м−1·с−2
Световой поток люмен lumen лм lm кд·ср
Освещённость люкс lux лк lx лм/м² = кд·ср/м²
Электрический заряд кулон coulomb Кл C А·с
Разность потенциалов вольт volt В V Дж/Кл = кг·м2·с−3·А−1
Сопротивление ом ohm Ом Ω В/А = кг·м2·с−3·А−2
Электроёмкость фарад farad Ф F Кл/В = с4·А2·кг−1·м−2
Магнитный поток вебер weber Вб Wb кг·м2·с−2·А−1
Магнитная индукция тесла tesla Тл T Вб/м2 = кг·с−2·А−1
Индуктивность генри henry Гн H кг·м2·с−2·А−2
Электрическая проводимость сименс siemens См S Ом−1 = с3·А2·кг−1·м−2
Активность радиоактивного источника беккерель becquerel Бк Bq с−1
Поглощённая доза ионизирующего излучения грей gray Гр Gy Дж/кг = м²/c²
Эффективная доза ионизирующего излучения зиверт sievert Зв Sv Дж/кг = м²/c²
Активность катализатора катал katal кат kat моль/с

Отношения СИ производных единиц с особыми именами и символами и базовых единиц СИ

Система СИ.
Система СИ.

На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам 17—21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция, в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить четыре основные единицы СИ: килограмм, ампер, кельвин и моль. Предполагается, что новые определения будут базироваться на фиксированных численных значениях - постоянной Планка, элементарного электрического заряда, постоянной Больцмана и постоянной Авогадро, соответственно. Всем этим величинам будут приписаны точные значения, основанные на наиболее достоверных результатах измерений, рекомендованных Комитетом по данным для науки и техники (CODATA). Под фиксированием (или фиксацией) подразумевается «принятие некоторого точного численного значения величины по определению». В резолюции сформулированы следующие положения, касающихся этих единиц:

  • Килограмм останется единицей массы, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Планка равным в точности 6,626 06X·10−34, когда она выражена единицей СИ м2·кг·с−1, что эквивалентно Дж·с.
  • Ампер останется единицей силы электрического тока, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения элементарного электрического заряда равным в точности 1,602 17X·10−19, когда он выражен единицей СИ с·А, что эквивалентно Кл.
  • Кельвин останется единицей термодинамической температуры, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X·10−23, когда она выражена единицей СИ м−2·кг·с−2·К−1, что эквивалентно Дж·К−1.
  • Моль останется единицей количества вещества, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Авогадро равным в точности 6,022 14X·1023, когда она выражена единицей СИ моль −1.

Выше и далее Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в дальнейшем на основании наиболее точных рекомендаций CODATA.

Резолюция не предполагает изменять существа определений метра, секунды и канделы, однако для поддержания единства стиля, планируется принять новые, полностью эквивалентные существующим, определения в следующем виде:

  • Метр, обозначение м, является единицей длины; его величина устанавливается фиксацией численного значения скорости света в вакууме равным в точности 299 792 458, когда она выражена единицей СИ м·с−1.
  • Секунда, обозначение с, является единицей времени; её величина устанавливается фиксацией численного значения частоты сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 при температуре 0 К равным в точности 9 192 631 770, когда она выражена единицей СИ с−1, что эквивалентно Гц.
  • Кандела, обозначение кд, является единицей силы света в заданном направлении; её величина устанавливается фиксацией численного значения световой эффективности монохроматического излучения частотой 540·1012 Гц равным в точности 683, когда она выражена единицей СИ м−2·кг−1·с3·кд·ср или кд·ср·Вт−1, что эквивалентно лм·Вт−1.

В результате реализации намерений, сформулированных в резолюции, СИ в своём новом виде станет системой единиц, в которой:

  • частота сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 в точности равна 9 192 631 770 Гц;
  • скорость света в вакууме c в точности равна 299 792 458 м/с;
  • постоянная Планка h в точности равна 6,626 06X·10−34 Дж·с;
  • элементарный электрический заряд e в точности равен 1,602 17X·10−19 Кл;
  • постоянная Больцмана k в точности равна 1,380 6X·10−23 Дж/К;
  • число Авогадро NA в точности равно 6,022 14X·1023 моль−1;
  • световая эффективность kcd монохроматического излучения частотой 540·1012 Гц в точности равна 683 лм/Вт.

Некоторые единицы, не входящие в СИ, «допускаются для использования совместно с СИ».

Единица Французское/английское наименование Обозначение Величина в единицах СИ
русское международное
минута minute мин min 60 с
час heure/hour ч h 60 мин = 3600 с
сутки jour/day сут d 24 ч = 86 400 с
угловой градус degré/degree ° ° (π/180) рад
угловая минута minute (1/60)° = (π/10 800)
угловая секунда seconde/second (1/60)′ = (π/648 000)
литр litre л l, L 0.001 м³
тонна tonne т t 1000 кг
непер neper Нп Np безразмерна
бел bel Б B безразмерна
электронвольт electronvolt эВ eV ≈1.602 177 33·10−19 Дж
атомная единица массы, дальтон unité de masse atomique unifiée, dalton/unified atomic mass unit, dalton а. е. м. u, Da ≈1.660 540 2·10−27 кг
астрономическая единица unité astronomique/astronomical unit а. е. au 149 597 870 700 м (точно)
морская миля mille marin/nautical mile миля M 1852 м (точно)
узел nœud/knot уз kn 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с
ар are а a 100 м²
гектар hectare га ha 10000 м²
бар bar бар bar 100000 Па
ангстрем ångström Å Å 10−10 м
барн barn б b 10−28 м²