2.1. Единицы физических величин
Для измерения однородных физических величин применяют различные системы единиц. Исторически метрическая система мер развивалась по отраслевому принципу.
Так, в России (и странах бывшего СССР), Германии, Франции, Италии и ряде других стран для измерения механических величин наиболее широкое распространение получила техническая система МКГСС с тремя основными единицами: метр, килограмм-сила, секунда; для измерения тепловых величин — единицы, основанные на калории. В США, Великобритании, Канаде, Австралии, Новой Зеландии для измерения механических и тепловых величин применяют британскую систему мер со следующими основными единицами: фут, фунт, секунда, градус Фаренгейта.
С целью повышения точности измерений, облегчения развития научно-технических связей между различными странами и устранения возможных недоразумений, вызываемых множественностью систем и единиц измерения, XI Генеральная конференция по мерам и весам в 1960 г. приняла Международную систему единиц (Systeme International d‘Unitees — SI, в русской транскрипции — СИ). Основных единиц в этой системе семь: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), моль (моль) и кандела (кд), дополнительных — две: радиан (рад) и стерадиан (ср).
Эта система является единой, универсальной для всех отраслей науки и техники. В ней полностью увязаны измерения механических, тепловых, электрических и других величин, а также выбраны удобные для практики основные и производные единицы. В Российской Федерации с 1 сентября 2003 г. действует ГОСТ 8.417-2002 «Единицы величин», устанавливающий единицы физических величин, применяемые в стране: наименования, обозначения, определения и правила применения этих единиц.
Настоящий стандарт не устанавливает единицы величин, оцениваемых по условным шкалам (под условными шкалами понимают, например, Международную сахарную шкалу, шкалы твердости, светочувствительности фотоматериалов), единицы количества продукции, а также обозначения единиц физических величин для печатающих устройств с ограниченным набором знаков (по ГОСТ 8.430).
Для того, чтобы облегчить пользование приведенными в справочнике данными, в табл. 2.1 дано соотношение между основными единицами физических величин в технической системе и системе СИ.
Величина | Единицы технической системы | Единицы СИ | Соотношение | ||
Наименование | Обозначение | Наименование | Обозначение | ||
Сила, вес, нагрузка | килограмм-сила | кгс | ньютон | Н | 1 кгс = 9,81 Н |
Поверхностная нагрузка | килограмм-сила на квадратный метр | кгс/м2 | ньютон на квадратный метр | Н/м2 | 1 кгс/м2 = 9,81 Н/м2 |
Давление | килограмм-сила на квадратный сантиметр | кгс/см2 | паскаль | Па | 1 кгс/см2 = 9,81•104Па ≈ ≈ 0,1 МПа |
миллиметр водяного столба | мм вод. ст. | 1 мм вод. ст. = 9,81 Па | |||
миллиметр ртутного столба | мм рт. ст. | 1 мм рт. ст. = 133,3 Па | |||
Механическое напряжение | килограмм-сила на квадратный миллиметр | кгс/мм2 | 1 кгс/мм2 = 9,81•106 Па ≈ ≈ 10 МПа | ||
Удельный вес | килограмм-сила на кубический метр | кгс/м3 | ньютон на кубический метр | Н/м3 | 1 кгс/мЗ = 9,81 Н/м3 |
Работа (энергия) | килограмм-сила-метр | кгс•м | джоуль | Дж (1 Дж = 1 Н•м) | 1 кгс•м = 9,81 Дж |
Мощность | килограмм-сила-метр в секунду | кгс•м/с | ватт | Вт | 1 кгс•м/с = 9,81 Вт |
лошадиная сила | л.с. | 1 л.с. = 735,5 Вт | |||
килокалория в час | ккал/час | 1 ккал/час ≈ 1,163 Вт | |||
Динамическая вязкость | килограмм-сила в секунду на квадратный метр | кгс•с/м2 | паскаль-секунда | Па•с | 1 кгс•с/м2 ≈ 9,81 Па•с |
Количество теплоты | калория | кал | джоуль | Дж | 1 кал = 4,187 Дж |
килокалория | ккал | 1 ккал = 4,187•103 Дж = = 4,187 кДж | |||
Удельная теплоемкость | килокалория на килограмм-градус Цельсия | ккал/(кг•°С) | джоуль на килограмм-кельвин | Дж/(кг•К) | 1ккал/(кг•°С) = 4,187× ×103 Дж (кг•К) = = 4,187 кДж/(кг•К) |
килокалория на кубический метр-градус Цельсия | ккал/(м3•°С) | джоуль на кубический метр-кельвин | Дж/(м3•К) | 1 ккал/(м3•°С) = = 4,187 кДж/(м3•К) | |
Поверхностная плотность теплового потока (плотность теплового потока, удельный тепловой поток) | килокалория в час на квадратный метр | ккал/(ч•м2) | ватт на квадратный метр | Вт/м2 | 1 ккал/(ч•м2) = 1,163 Вт/м2 |
Коэффициент теплообмена (теплоотдачи) и коэффициент теплопередачи | килокалория в час на квадратный метр-градус Цельсия | ккал/(ч•м2•°С) | ватт на квадратный метр-кельвин | Вт/(м2•К) | 1 ккал/(ч•м2•°С) = = 1,163 Вт/(м2•К) |
Коэффициент теплопроводности | килокалория в час на метр-градус Цельсия | ккал/(ч•м•°С) | ватт на метр-кельвин | Вт/(м•К) | 1 ккал/(ч•м•°С) = = 1,163 Вт/(м•К) |
Тепловое напряжение | килокалория в час на кубический метр | ккал/(ч•м3) | ватт на кубический метр | Вт/м2 | 1 ккал/(ч•м3) = = 1,163 Вт/м3 |
Удельная газовая постоянная | килокалория на килограмм-градус Цельсия | ккал/(кг•°С) | джоуль на килограмм-кельвин | Дж/(кг•К) | 1 ккал/(кг•°С) = = 4,187•103 Дж/(кг•К) = = 4,187 кДж/(кг•К) |