Unitati de Masura [PDF]

Zitiervorschau

UNITĂŢI DE MĂSURĂ Unităţile de măsură reprezintă un standard de măsurare a cantităţilor fizice. În fizică şi în metrologie, e necesară o definiţie clară şi univocă asupra aceeaşi cantităţi, pentru a garanta utilitatea şi reproductibilitatea rezultatelor experimentale, ca bază a metodei ştiinţifice. Sistemele de măsură ştiinţifice sunt o formalizare a conceptului de greutăţi şi măsuri, care s-au dezvoltat iniţial cu scopuri comerciale, în special pentru a crea o serie de instrumente cu care vânzătorii şi cumpărătorii să poată măsura în manieră univocă o cantitate de marfă tranzacţionată. Există diverse sisteme de unităţi de măsură, bazate pe diverse suite de unităţi de măsură fundamentale. Sistemul cel mai folosit în ziua de azi e Sistemul Internaţional, care are şapte unităţi de măsură de bază ("fundamentale"), din care toate celelalte sunt derivate. Există şi alte sisteme, utilizate în diverse scopuri, unele încă utilizate, altele doar istorice. Printre acestea se găsesc: - Unităţi de măsură cgs (centimetri-grame-secunde) - Unităţi de măsură MKG (metri-kilograme-secunde) - Unităţi de măsură ale lui Planck - Unităţi de măsură imperiale - Unităţi de măsură chinezeşti - Unităţi de măsură vechi româneşti S.I. este prescurtarea de la Sistemul Internaţional de Unităţi de Măsură.Sistemul Internaţional de unităţi de măsură este sistemul unic de unităţi de măsură legal şi obligatoriu în România.Acest sistem este folosit in majoritatea ţărilor lumii şi foloseşte prefixe pentru a face scrierea lui mai uşoară (pentru detalii vezi Prefixe SI). Excepţie fac de exemplu ţăriile ce aparţineau şi/sau incă aparţin Imperiului Marii Britanii. Un exemplu des intalnit este că România foloseşte pentru măsurarea lungimii (mărime fizică notată cu l) metrul (notat m), care, după S.I. este unitatea de măsură principală a lungimii, pe când S.U.A. foloseşte pentru măsurarea aceleaşi mărimi fizice, lungimea, inchi-i , care, după S.I. nu sunt unitatea principală de măsură a lungimii. Putem spune prin ecuaţii acelaşi lucru astfel: [l]S.I.=m, pe când [l]S.I.,nu e =inchi În ecuaţiile de mai sus l=lungimea şi [x]S.I.=... înseamnă "unitatea principală de măsură a mărimii fizice x este..." Sistemul are la bază următoarele şapte unităţi fundamentale: Cantitate Unitate Simbol Definiţie

Lungime (l)

metru

m

În 1960, definiţia era: Metrul reprezintă lungimea egală cu 1.650.763,73 lungimi de undă în vid ale radiaţiei care corespunde tranziţiei între nivelele 2p10 şi 5d5 ale atomului de kripton 86 Definiţia metrului s-a schimbat de-atunci de încă 3 ori, actuala definiţie datând din 1983:

1

Metrul este distanţa parcursă de lumină prin vid într-un interval de timp de 1/299.792.458 dintr-o secundă.

Masă (m)

Timp (t sau τ)

kilogram

secundă

kg

Kilogramul este masa prototipului internaţional al kilogramului confecţionat din platină iridiată ce se păstreaza la Biroul Internaţional de Măsuri si Greutăţi (BIMG) de la Sevre - Franţa. A fost adoptat ca unitate de măsură a masei la Conferinţa Generală de Măsuri şi Greutăţi în 1889

s

Secunda este durata a 9.192.631.770 perioade a radiaţiei corespunzătoare tranziţiei între două nivele hiperfine ale atomului de cesiu 133.

Intensitate electrică (I)

amper

A

Amperul este intensitatea unui curent electric constant, care menţinut în două conductoare paralele rectilinii, de lungime infinită şi de secţiune neglijabilă, aşezate în vid, la o distanţă de 1m unul de altul, ar produce între aceste două conductoare o forţă de 2×10-7 N pe o lungime de 1m.

Temperatura termodinamică (T)

kelvin

K

Kelvinul este a 273,16-a parte din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei standard.

Cantitate de substanţă (ν)

mol

Intensitate luminoasă (I)

candela

mol

Molul este cantitatea de substanţă a unui sistem care conţine atâtea entităţi elementare câţi atomi există în 0,012kg de carbon C12.

cd

Candela este intensitatea luminoasă într-o direcţie dată a unei surse care emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540×1012 herţi şi a cărei intensitate energetică în direcţia respectivă este de 1/683 watt/steradiani (W/Sr).

Pentru trei sisteme de unităţi de măsură principale, frecvent utilizate în tehnică (Sistemul Internaţional – SI, Sistemul Tehnic – MKfS şi Sistemul anglo - saxon), se dau elemente de bază privind unităţile de măsură specifice, conversia acestora şi modul de transformare a relaţiilor de calcul. Tabelul 1. Unităţile de măsură ale principalilor parametri termofizici

Nr. crt.

Parametrul

1.

Lungime

2.

Suprafaţă (arie)

Unitatea de măsură în sistemul Internaţional – SI Tehnic – MkfS Anglo – saxon - FPS ft (foot), in (inch), m (metru) m (metru) yd (yard) ft2 (square foot), in2 2 2 m (metru pătrat) m (metru pătrat) (square inch), yd2 (square yard)

2

3.

Volum

m3 (metru cub)

m3 (metru cub)

4.

Masă

Kg (kilogram)

kgf*s2/m

5. 6.

Acceleraţie Timp

m/s2 s (secundă)

7.

Temperatură K (kelvin)

8.

Viteză Densitate (masă specifică) Volum specific Debit masic Debit volumetric

m/s

m/s2 s (secundă), h (oră) K (kelvin), °C (grd Celsius) m/s

ft3 (cubic foot), in3 (cubic inch), US gal (gallon SUA), US fl oz (fluid ounce SUA) lb (pound), oz (ounce), US sh ton (short ton SUA) ft/s2 s (secundă) °F (grd Fahrenheit), °R (grd Rankine) ft/s

kg/m3

kgf*s/m4

lb/ft3

m3/kg

m4/kgf*s

kg/s

kgf*s/m

ft3/lb (cubic foot per pound) lb/s

m3/s

m3/s

ft3/s

N (newton)

kgf (kilogram forţă), dyn (dyna)

lbf (pound force), pdl (poundal), ozf (ounce force) lbf/ft3 (pound force per cubic foot) lbf/in2, psi (pound force per square inch), in H2O (inch of water)

9. 10. 11. 12. 13.

Forţă

14.

Greutate specifică

N/m3

kgf/m3

15.

Presiune

N/m2, Pa

kgf/m2, at, mm H2O, torr (torricelli)

16.

Viscozitate cinematică

m2/s

m2/s, St

in2/s, ft2/s

17.

Viscozitate dinamică

Ns/m2

kgfs/m2, P (poise)

lbfs/ft2 (pound force – second per square foot)

J (joule)

kgf*m, cal, Wh (Watt oră), Cph (cal putere - oră)

Btu (British thermal unit)

W (watt)

cal/s, kgf*m/s, CP

Btu/h

18.

19.

Lucru mecanic, energie, căldură Putere, flux termic

20.

Căldură specifică

21.

Flux termic

J/(kg*K)

kcal/(kg*°C)

W/m2 (watt pe metru kcal/(m2h) 3

Btu/(lb*°F) (British thermal unit per pound – degree Fahrenheit) Btu/(ft2h) (British

unitar de suprafaţă 22.

Flux termic unitar liniar

pătrat)

(kilocalorie pe metru pătrat oră) Kcal(mh) W/m (watt pe metru) (kilocalorie pe metru – oră)

thermal unit per square foot - hour) Btu/(ft*h) (British thermal unit per foot - hour)

Tabelul 2 – Principalele prefixe pentru formarea submultiplilor şi multiplilor zecimali ai unităţilor de măsură

Denumirea

Simbolul

Valoarea

micro mili centi deci deca hecto kilo mega giga tera

µ m c d da h k M G T

10-6 10-3 10-2 10-1 101 102 103 106 109 1012

Tabelul 3 – Principalele unităţi de măsură şi relaţii de transformare Unitatea km m cm mm µm in lungime 6 0,001 1 100 1000 10 39,37 1m km2 m2 cm2 mm2 ha in2 suprafaţă 1 10-6 1 104 106 10-4 1550 m2 m3 dm3 = l cm3 = ml mm3 = µl in3 ft3 volum 1 1000 106 109 61020 35,31 1 m3 t kg g mg lb kgf*s2/m masă 0,001 1 1000 106 2,205 0,102 1 kg m/s2 cm/s2 in/s2 ft/s2 yd/s2 acceleraţie 1 100 39,37 3,281 1,094 1 m/s2 zi h min s ms µs timp -5 -4 1,157*10 2,778*10 0,01667 1 1000 106 1s TK [K] tc [°C] tF [°F] temperatură 1 tC+273,15 (5/9)(tF+459,67) [K] m/s m/min km/h in/s ft/s mile/h viteză 1 60 3,6 39,37 3,281 2,237 1 m/s 1N kN MN dyn kgf lbf 1 0,001 10-6 105 0,102 0,2248 forţă

4

ft

yd

mile

3,281

1,094

6,214*10-4

ft2

yd2

mile2

10,76

1,196

3,861*10-7

yd3

US gal

oil barrel

1,308

264,2

6,29

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

tR [°R] (5/9)TR

0°C=273,15 K=491,67°R

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1N presiune 1 N/m2 = 1 Pa viscozitate cinematică 1 m2/s lucru mecanic, energie, căldură 1J putere, flux termic 1W căldură masică (specifică) 1 J / (kg*K)

Pa = N/m2

bar

kgf/m2

kgf/cm2 = at

mm H2O

mm Hg = torr

lbf/in2 = psi

in H2O

in Hg

1

10-5

0,102

1,02*10-5

0,102

0,0075

1,45*10-4

0,004015

2,953*10-4

m2/s

cm2/s = St

mm2/s = cSt

m2/h

in2/s

ft2/s

-

-

-

1

104

106

3600

1550

10,76

-

-

-

J

kJ

erg

cal

kcal

kgf*m

kWh

CPh

Btu

1

0,001

107

0,2388

2,388*10-4

0,102

2,778*10-7

3,777*10-7

9,478*10-4

W

kW

MW

cal/s

kcal/s

kgf*m/s

CP

Btu/h

hp

1

0,001

10-6

0,2388

0,8598

0,102

0,00136

3,412

0,001341

J/(kg*K)

kJ / (kg*K)

cal/(g*°C)= kcal/(kg*°C )

erg/(g*°C)

Btu/(lb*°F)

-

-

-

-

1

0,001

2,388*10-4

104

2,388*10-4

-

-

-

-

Formule adimensionale Formulele adimensionale sunt formule care leagă grupări sau complexe adimensionale, numite de obicei criterii, de mărimi fizice, exprimate în acelaşi sistem de unităţi de măsură. La trecerea de la un sistem de unităţi de măsură la altul, valoarea grupărilor adimensionale nu se modifică. Ca urmare, la trecerea de lanoul sistem de unităţi, forma formulei, coeficienţii şi exponenţii din aceasta nu se modifică. Formule dimensionale Formulele dimensionale sunt formule care leagă mărimi fizice cu dimensiuni diferite, mărimi exprimate în unităţi făcând parte din unul sau mai multe sisteme de unităţi de măsură. Pentru a transforma în sistemul B de unităţi de măsură o formulă care conţine coeficienţi dimensionali şi mărimi fizice exprimate în unităţi de măsură din sistemul A, se înlocuieşte notaţia cu litere a fiecărei mărimi fizice din formulă, cu aceeaşi notaţie înmulţită cu coeficientul de transformare a unităţilor sistemului B în unităţile sistemului A folosite din formula iniţială

5