PTE Műszaki és Informatikai Kar DR. GYURCSEK ISTVÁN Az SI mértékegységrendszer http://hu.wikipedia.org/wiki/si_mértékegységrendszer 1 2015.09.14..
Az SI mértékegységrendszer Mértékegységekkel szembeni elvárások Reprodukálhatóság Mérésnél a mérendő mennyiséggel összehasonlítható legyen SI (Système International d Unités, 1960) mértékegységrendszer elemei: 7 alapegység - Mechanika (3), Villamosságtan (1), Hőtan (1), Fénytan (1), Kémia (1) 2 kiegészítő egység (rad, sr) Származtatott egységek - koherens módon, de kivételekkel, pl. km/h,, kwh,... (LE: SI) [http://hu.wikipedia.org/wiki/si_m%c3%a9rt%c3%a9kegys%c3%a9grendszer#koherencia] Prefixumok SI rendszert Magyarországon a 8/1976 MT rendelet vezette be (MKSA helyett). 2 2015.09.14..
Az SI mértékegységrendszer Az alapegységek megválasztási lehetőségei Szabadságfok (önkényesen választható mértékegységek száma) Egy rendszer szabadságfok a, ha n ismeretlent tartalmaz és m egyenlettel írható le (n>m) A mértékegységrendszerek a választott fizikai mennyiségekben és azok mértékegységében különböznek! A szabadságfokok alakulása a fizika egyes területein 3 2015.09.14..
Az SI mértékegységrendszer alapegységei 1/2 1. hosszúság (jele: l): [m] (méter) 1m, a fény által, a vákuumban, a másodperc 1/299.792.458-ad része alatt megtett út hossza ( ősméter hatályon kívül) 2. tömeg (jele: m): [kg] (kilogramm) Etalon platina-irídium henger Egyetlen őrzött etalon! Etalonok etalonja inflálódik (Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal, Sévres/FR, 1889) 3. idő (jele: t): [s] (másodperc) Cz-133 atom két energiaszintje közötti átmeneti sugárzás 9.192.631.770x periódusideje 4. villamos áramerősség (jele: I): [A] (amper) két párhuzamos, 1m távolságú. végtelen hosszú, elhanyagolható keresztmetszetű, egyenes vezetőben, vákuumban, méterenként 2 10 7 N erőt hoz létre 4 2015.09.14..
Az SI mértékegységrendszer alapegységei 2/2 5. termodinamikai hőmérséklet (jele: T): [K] (kelvin) (0K = -273,16ºC) a víz hármasponti termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-szorosa 6. fényerősség (jele: Iv): [cd] (kandela) 540THz frekvenciájú (monokrom) sugárzás sugárerőssége 1/683 W/sr 7. anyagmennyiség (jele: N): [mol] (mól) annyi elemi egységet (atom, molekula, ion, elektron, ) tartalmaz mint 0,012 kg C12 izotóp 5 2015.09.14..
Kiegészítő és származtatott egységek 1/2 Az SI rendszer kiegészítő egységei síkszög: [rad] (radián) a kör sugarával egyenlő hosszúságú körívhez tartozó középponti síkszög nagysága térszög: [sr] (szteradián) a gömbsugár négyzetével egyenlő területű gömbfelületrészhez tartozó középponti térszög Az SI rendszer származtatott egységei: alap+kiegészítő egységek, fizikai egyenletekkel alap+kiegészítő egységek hatványainak szorzata néhány esetben külön elnevezés (Farad, Henry, ) 6 2015.09.14..
Kiegészítő és származtatott egységek 2/2 Fontosabb (villamos) származtatott egységek frekvencia: [Hz] (hertz), [1/s] szögsebesség: [rad/s] erő: [N] (newton), [kgm/s2] nyomás [Pa] pascal, [N/m2] energia, munka: [J] (joule), [Nm] teljesítmény: [W] (watt), [J/s] elektromos töltés: [C] (coulomb), [As] elektromos feszültség: [V] (volt), [Nm/As] elektromos ellenállás: [Ω] (ohm), [V/A] elektromos vezetés: [S] siemens, [A/V] elektromos kapacitás: [F] farad, [C/V] induktivitás: [H] (henry), [Vs/A] elektromos térerősség: [V/m] mágneses térerősség: [A/m] mágneses fluxus: [Wb] (weber), [Vs] mágneses indukció: [T] (tesla), [Vs/m2] fényáram: [lm] lumen, [cd sr] megvilágítás: [lx] lux, [lm/m2] 7 2015.09.14..
Prefixumok SI-prefixumok 8 2015.09.14..
Az SI mértékegységrendszer előnyei 1. koherens jelleg a fizikai mennyiséget és annak mértékegységét meghatározó összefüggések azonos alakúak (nincs átszámítási tényező) 2. egyszerűség a számítási egyenletek könnyen áttekinthetőek, ellenőrizhetőek 3. összehasonlíthatóság hasonló fizikai mennyiségekre ugyanaz a mértékegység, függetlenül az alkalmazási területtől 4. egyetemesség alkalmazható a technika és a tudomány minden eddig ismert területén 5. folytonosság korábbi rendszerek főbb mértékegységeit megtartotta 6. tömeg és erő elkülönítése (egyértelmű szétválasztást biztosít!) 7. ellentmondás mentesség nem tartalmaz ellentmondó megnevezéseket és értelmezésbeli eltéréseket 9 2015.09.14..
A mértékegységek realizálása Etalonok (a nemzetközi alapmértékek másolatai) Az etalonok feladata mérhető mennyiség mértékegységének megőrzése, reprodukálása a mértékegységek más mérőeszközökre való átszármaztatása Etalonok fajtái egyedi etalon - önmagában megvalósítja és hordozza a mértékegységet (alapmérték) etalon módszer - megadott eszközökkel, a mértékegység reprodukálását teszi lehetővé Etalonok a gyakorlatban (OMH,(Országos Mérésügyi Hivatal támogatásával) az alapmértékek másodlagos etalonok (normáliák) segítségével egyéb mértékegységek átszármaztatása hitelesítő műszerekkel 10 2015.09.14..
A villamos alapegység létrehozása (példa) Cél a stabil megvalósíthatóság és hordozhatóság! Az áramerősség definícióhoz az összefüggésben csak alapegységek! Gyakorlati megvalósítása árammérleg (Kelvin, 1882) Probléma nem hordozható! átmásolása hordozható U vagy R etalonra pontatlan A hordozható etalonok realizálása Thompson Lampard féle keresztkondenzátorral -> nagy pontosságú ellenállas etalon Josephson-effektus -> nagy pontosságú feszültségetalon 11 2015.09.14..
Weston-féle normálelem (1910 óta) Weston cella (feszültség etalon) jól reprodukálható elektromotoros ereje 20 C-on 1,01865V, csak kis árammal terhelhető ( 5 20μA) belső ellenállása 20 C-on 100Ω és 1000Ω közötti (nagy) nem hordozható hőmérséklet függő (-40μV/ºC) nagy szórású realizálás (10μV) http://en.wikipedia.org/wiki/weston_cell 12 2015.09.14..
Kérdések? 13 2015.09.14..