Различные системы единиц измерения физических

Величин

Числовые значения величин, получаемые в результате технических расчетов, зависят от выбора единиц измерения. Поэтому необходимо пра­вильно учитывать единицы измерения величин, входящих в расчетные формулы и уравнения. Для выражения величин используют различные системы единиц измерения, состоящие из основных (не­зависимых) и производных единиц. Производные единицы выражаются через основные единицы. Кроме того, в расчетной практике употребляют и некоторые внесистемные единицы измерения.

Согласно государственному стандарту (ГОСТ 9867-61), в нашей стране принята как предпочтительная Международная система единиц (СИ). Переход на единую и универсальную систему единиц СИ обеспечивает единообразие измерений, повышает их точность, а также упрощает некоторые формулы.

Из основных единиц СИ в расчетах по процессам и аппаратам исполь­зуют четыре единицы: метр (м), килограмм (кг), секунду (сек) и градус Кельвина (°К). Из первых трех единиц, совпадающих с основными едини­цами системы МКС, образуются все производные механические единицы, а на основе °К — производные единицы для измерения тепловых величин.

Международная система единиц (СИ) призвана заменять до сих пор применяемые в расчетах единицы других систем (СГС, МКГСС и т.д.). Различные внесистемные единицы (литр, атмосфера, калория, лошадиная сила и др.) и образованные из них производные единицы (например, ккал/ч), а также некоторые кратные и дольные единицы, образование и на­именование которых противоречат СИ (например, микрон, центнер и т.п.).

До последнего времени в расчетах по процессам и аппаратам широко использовалась система МКГСС, основными единицами которой являются: метр (м), килограмм-сила (кгс) и секунда (сек). Существенный недостаток этой системы заключается в том, что в качестве одной из основных ее единиц принята единица силы, а производной служит единица массы — так называемая техническая единица массы (1 т. е. м). Учитывая, что сила равна массе, умноженной на ускорение, получим

Другими словами, 1 т. е. м. почти в 10 раз превышает единицу массы в метрической системе, равную 1 кг. Это несоответствие является частой причиной ошибок в расчетах, а также в обозначениях единиц измерения величин, т.е. применение т. е. м. для выражения различных величин, относимых к единице массы, практически неудобно. Поэтому, например, удельной теплоемкости, единица которой, при использовании системы МКГСС и внесистемных единиц равна [с] = [ккал/(т. е. м.×град)], в тех­нической литературе придают выражения [с] = [ккал/(кг×град)] или [с] = [ккал/(кгс×град)]. Указанные выражения неверны, поскольку кг, или кгс не является единицей массы в системе МКГСС. Столь же физически не оправданы часто употребляемые при применении этой системы такие наименования величин, как весовой расход, весовая удельная теплоем­кость и т.д.

Выражая в системе МКГСС количество вещества через его вес, не учи­тывают, что масса (кг) тела, обычно определяемая с помощью рычажных весов, лишь приближенно равна весу (кгс) тела. Приравнивая числовые значения веса, выраженные в кгс, и массы — в кг, допускают ошибку, достигающую 0.5%. Этой ошибкой пренебрегают.

Таким образом, важное достоинство Международной системы единиц (СИ) состоит в том, что основной в ней является единица массы, которая постоянна в любой точке земной поверхности и воспроизводится более точно, чем единица веса, причем единицы массы и веса в этой системе четко разграничены.

При переходе к единицам СИ необходим пересчет величин, в частности коэффициентов эмпирических формул. Пересчет производится в следующей последовательности:

а) находят отношения единиц, в которых выражены величины в урав­нении, подлежащем пересчету, к соответствующим единицам СИ;

б) каждую буквенную величину в левой и правой частях исходного уравнения делят на указанное выше отношение или умножают на обрат­ное отношение (отношение единицы СИ к единице величины в исходном уравнении);

в) все полученные множители объединяют в один, выражающий число­вое значение коэффициента уравнения в единицах СИ.

ЛЕКЦИЯ 2