มีระบบการวัดที่แตกต่างกันมากมายในโลกนี้ ทำหน้าที่ให้ประชาชนได้แลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารต่างๆ เช่น เมื่อทำธุรกรรม กำหนดยา หรือพัฒนาแนวทางการใช้เทคโนโลยี เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน ระบบสากลสำหรับการวัดปริมาณทางกายภาพจึงได้รับการพัฒนา
ระบบการวัดปริมาณทางกายภาพคืออะไร
แนวคิดดังกล่าวเป็นระบบหน่วยของปริมาณทางกายภาพ หรือเพียงแค่ระบบ SI มักพบไม่เฉพาะในบทเรียนฟิสิกส์และเคมีของโรงเรียนเท่านั้น แต่ยังพบได้ในชีวิตประจำวันด้วย ในโลกสมัยใหม่ ผู้คนต้องการข้อมูลบางอย่างมากขึ้นกว่าเดิม เช่น เวลา น้ำหนัก ปริมาตร เพื่อแสดงออกอย่างเป็นรูปธรรมและมีโครงสร้างมากที่สุด ด้วยเหตุนี้จึงมีการสร้างระบบการวัดแบบครบวงจร - ชุดหน่วยการวัดที่ยอมรับอย่างเป็นทางการซึ่งแนะนำให้ใช้ในชีวิตประจำวันและวิทยาศาสตร์
ระบบการวัดใดที่มีอยู่ก่อนการถือกำเนิดของระบบ SI
แน่นอนว่าต้องมีมาตรการในตัวคนอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ตามกฎแล้วมาตรการเหล่านี้ไม่เป็นทางการ แต่ถูกกำหนดด้วยวัสดุชั่วคราว ซึ่งหมายความว่าไม่มีมาตรฐานและอาจแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี
ตัวอย่างที่ชัดเจนคือระบบการวัดความยาวที่ใช้ในรัสเซีย ช่วง, ศอก, อาร์ชิน, ซาเจิน - หน่วยทั้งหมดเหล่านี้เดิมผูกติดอยู่กับส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย - ฝ่ามือ, ปลายแขน, ระยะห่างระหว่างแขนที่เหยียดออก แน่นอนว่าผลการวัดขั้นสุดท้ายนั้นไม่ถูกต้อง ต่อมารัฐได้พยายามสร้างมาตรฐานระบบการวัดนี้ แต่ก็ยังไม่สมบูรณ์แบบ
ประเทศอื่นๆ มีระบบการวัดปริมาณทางกายภาพของตนเอง ตัวอย่างเช่น ในยุโรป ระบบการวัดภาษาอังกฤษเป็นเรื่องธรรมดา เช่น ฟุต นิ้ว ไมล์ เป็นต้น
ทำไมเราต้องมีระบบ SI
ในศตวรรษที่ XVIII-XIX กระบวนการของโลกาภิวัตน์เริ่มทำงาน ประเทศต่างๆเริ่มสร้างการติดต่อระหว่างประเทศมากขึ้น นอกจากนี้ การปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้มาถึงจุดสูงสุดแล้ว นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกไม่สามารถแบ่งปันผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากพวกเขาใช้ระบบต่างๆ ในการวัดปริมาณทางกายภาพ ส่วนใหญ่เนื่องจากการละเมิดความสัมพันธ์ภายในชุมชนวิทยาศาสตร์โลก กฎหมายทางกายภาพและเคมีจำนวนมากถูก "ค้นพบ" หลายครั้งโดยนักวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งขัดขวางการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างมาก
ดังนั้น จึงมีความจำเป็นสำหรับระบบที่เป็นหนึ่งเดียวสำหรับการวัดหน่วยทางกายภาพ ซึ่งไม่เพียงแต่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสามารถเปรียบเทียบผลงานของพวกเขาได้ แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการการค้าโลกด้วย
ประวัติศาสตร์ระบบการวัดระหว่างประเทศ
เพื่อจัดโครงสร้างปริมาณทางกายภาพและวัดปริมาณทางกายภาพ ระบบของหน่วยซึ่งเหมือนกันสำหรับชุมชนทั้งโลกจึงกลายเป็นสิ่งจำเป็น อย่างไรก็ตาม การสร้างระบบดังกล่าวที่ตอบสนองความต้องการทั้งหมดและเป็นเป้าหมายสูงสุดนั้นเป็นงานที่ยากมาก พื้นฐานของระบบ SI ในอนาคตคือระบบเมตริก ซึ่งแพร่หลายในศตวรรษที่ 18 หลังการปฏิวัติฝรั่งเศส
จุดเริ่มต้นซึ่งการพัฒนาและปรับปรุงระบบสากลสำหรับการวัดปริมาณทางกายภาพเริ่มถือได้ว่าเป็นวันที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2342 ในวันนี้เองที่มาตรฐานแรกได้รับการอนุมัติ - มิเตอร์และกิโลกรัม ทำมาจากแพลตตินั่ม
ทั้งๆ นี้ ระบบหน่วยสากลได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการในปี 1960 ในการประชุมใหญ่สามัญครั้งที่ 1 ว่าด้วยตุ้มน้ำหนักและหน่วยวัดเท่านั้น ประกอบด้วยหน่วยวัดพื้นฐานของปริมาณทางกายภาพ 6 หน่วย: วินาที (เวลา), เมตร (ความยาว), กิโลกรัม (มวล), เคลวิน (อุณหภูมิเทอร์โมไดนามิก), แอมแปร์ (กระแส), แคนเดลา (ความเข้มของแสง)
ในปี 1964 ค่าที่เจ็ดถูกเพิ่มเข้าไป - โมลซึ่งวัดปริมาณของสารในวิชาเคมี
นอกจากนี้ยังมีหน่วยที่ได้รับซึ่งสามารถแสดงในรูปของหน่วยพื้นฐานโดยใช้การดำเนินการเกี่ยวกับพีชคณิตอย่างง่าย
หน่วย SI พื้นฐาน
เนื่องจากหน่วยพื้นฐานของระบบปริมาณทางกายภาพต้องมีวัตถุประสงค์มากที่สุดและไม่ขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก เช่น ความดัน อุณหภูมิ ระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตรและอื่น ๆ การกำหนดคำจำกัดความและมาตรฐานจึงต้อง ได้รับการปฏิบัติขั้นพื้นฐาน
ลองพิจารณาแต่ละหน่วยพื้นฐานของระบบการวัดปริมาณทางกายภาพโดยละเอียดยิ่งขึ้น
วินาที. หน่วยของเวลา นี่เป็นปริมาณที่ค่อนข้างง่ายในการแสดงออก เนื่องจากมันเกี่ยวข้องโดยตรงกับช่วงเวลาที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ วินาทีคือ 1/31536000 ของปี อย่างไรก็ตาม มีวิธีการที่ซับซ้อนกว่าในการวัดวินาทีมาตรฐาน ซึ่งเกี่ยวข้องกับคาบการแผ่รังสีของอะตอมซีเซียม วิธีนี้ช่วยลดข้อผิดพลาดซึ่งจำเป็นสำหรับระดับการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบัน
เมตร. หน่วยวัดความยาวและระยะทาง ในหลาย ๆ ครั้ง มีการพยายามแสดงมาตรวัดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเส้นศูนย์สูตรหรือด้วยความช่วยเหลือของลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ แต่วิธีการทั้งหมดเหล่านี้ยังไม่ถูกต้องเพียงพอ ดังนั้นค่าสุดท้ายอาจแตกต่างกันไปภายในมิลลิเมตร ข้อผิดพลาดดังกล่าวมีความสำคัญ นักวิทยาศาสตร์จึงมองหาวิธีที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการกำหนดมาตรฐานมิเตอร์มาเป็นเวลานาน ในขณะนี้ 1 เมตรคือความยาวของเส้นทางที่แสงเดินทางใน (1/299,792,458) วินาที
กิโลกรัม. หน่วยมวล จนถึงปัจจุบัน กิโลกรัมเป็นปริมาณเดียวที่กำหนดโดยมาตรฐานจริง ซึ่งเก็บไว้ที่สำนักงานใหญ่ของสำนักชั่งน้ำหนักและมาตรการระหว่างประเทศ เมื่อเวลาผ่านไป มาตรฐานจะเปลี่ยนมวลเล็กน้อยเนื่องจากกระบวนการกัดกร่อน ตลอดจนการสะสมของฝุ่นและอนุภาคขนาดเล็กอื่นๆ บนพื้นผิว นั่นคือเหตุผลที่มีแผนจะแสดงคุณค่าในอนาคตอันใกล้ผ่านคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐาน
- เคลวิน. หน่วยวัดอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ เคลวินมีค่าเท่ากับ 1/273 ซึ่งเป็น 16 ของอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกของจุดสามจุดของน้ำ นี่คืออุณหภูมิที่น้ำอยู่ในสามสถานะพร้อมกัน - ของเหลว ของแข็ง และก๊าซ องศาเซลเซียสจะถูกแปลงเป็นเคลวินโดยสูตร: t K \u003d t C ° + 273
- แอมป์ หน่วยของความแรงในปัจจุบัน กระแสไม่เปลี่ยนแปลง ระหว่างทางผ่านตัวนำตรงคู่ขนานสองตัวที่มีพื้นที่หน้าตัดต่ำสุดและความยาวอนันต์ ซึ่งอยู่ห่างจากกัน 1 เมตร (แรงเท่ากับ 2 10-7เกิดขึ้นในแต่ละส่วนของตัวนำเหล่านี้ H) เท่ากับ 1 แอมแปร์
- แคนเดลา. หน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่างคือความส่องสว่างของแหล่งกำเนิดในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ค่าเฉพาะที่ไม่ค่อยได้ใช้ในทางปฏิบัติ ค่าของหน่วยได้มาจากความถี่ของการแผ่รังสีและความเข้มของพลังงานของแสง
- มอด. หน่วยของปริมาณของสาร ในขณะนี้ โมลเป็นหน่วยที่แตกต่างกันสำหรับองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน มีค่าเท่ากับมวลของอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารนี้ ในอนาคต มีการวางแผนที่จะแสดงหนึ่งโมลโดยใช้หมายเลขของอาโวกาโดร อย่างไรก็ตามในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องชี้แจงความหมายของตัวเลขเองอโวกาโดร
SI คำนำหน้าและความหมาย
เพื่อความสะดวกของการใช้หน่วยพื้นฐานของปริมาณทางกายภาพในระบบ SI ในทางปฏิบัติ ได้มีการนำรายการคำนำหน้าสากลมาใช้ โดยสร้างหน่วยเศษส่วนและหลายหน่วย
หน่วยที่ได้รับ
เห็นได้ชัดว่ามีปริมาณทางกายภาพมากกว่าเจ็ดอย่าง ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีหน่วยในการวัดปริมาณเหล่านี้ด้วย สำหรับค่าใหม่แต่ละค่า หน่วยใหม่จะได้รับมา ซึ่งสามารถแสดงในรูปของค่าพื้นฐานโดยใช้การดำเนินการเกี่ยวกับพีชคณิตที่ง่ายที่สุด เช่น การหารหรือการคูณ
เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่ตามกฎแล้ว หน่วยที่ได้รับนั้นได้รับการตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่หรือบุคคลสำคัญทางประวัติศาสตร์ ตัวอย่างเช่น หน่วยสำหรับการทำงานคือจูลหรือหน่วยสำหรับการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่ มีหน่วยสืบเนื่องจำนวนมาก - ทั้งหมดมากกว่ายี่สิบหน่วย
หน่วยนอกระบบ
แม้จะมีการใช้หน่วยระบบ SI ของปริมาณทางกายภาพอย่างแพร่หลายและแพร่หลาย แต่หน่วยการวัดที่ไม่ใช่ระบบก็ยังคงใช้ในทางปฏิบัติในหลายอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ในการขนส่ง - ไมล์ทะเล ในเครื่องประดับ - กะรัต ในชีวิตประจำวัน เรารู้จักหน่วยที่ไม่เป็นระบบ เช่น วัน เปอร์เซ็นต์ ไดออปเตอร์ ลิตร และอื่นๆ อีกมากมาย
ต้องจำไว้ว่า แม้จะคุ้นเคย เมื่อแก้ปัญหาทางกายภาพหรือเคมี หน่วยที่ไม่ใช่ระบบจะต้องถูกแปลงเป็นหน่วยวัดปริมาณทางกายภาพในระบบ SI
