Единицы измерения. Справочник

Единицы физических величин. Общая информация

Единица физической величины (единица величины, единица, единица измерения) (англ. Measurement unit, unit of measurement, unit) — физическая величина фиксированного размера, которой условно по соглашению присвоено числовое значение, равное 1.

С единицей физической величины можно сравнить любую другую величину того же рода и выразить их отношение в виде числа. Применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин.
Единицы измерения имеют присвоенные им по соглашению наименования и обозначения.

Различают основные и производные единицы.

Основные единицы в данной системе единиц устанавливаются для тех физических величин, которые выбраны в качестве основных в соответствующей системе физических величин. Так, Международная система единиц (СИ) основана на Международной системе величин (англ. International System of Quantities, ISQ), в которой основными являются семь величин: длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества и сила света.
Соответственно, в СИ основными единицами являются единицы указанных величин.
Размеры основных единиц устанавливаются по соглашению в рамках соответствующей системы единиц и фиксируются либо с помощью эталонов (прототипов), либо путём фиксации численных значений фундаментальных физических постоянных.

Производные единицы определяются через основные путём использования тех связей между физическими величинами, которые установлены в системе физических величин.
Существует большое количество различных систем единиц, которые различаются как системами величин, на которых они основаны, так и выбором основных единиц.
Государство, как правило, законодательно устанавливает какую-либо систему единиц в качестве предпочтительной или обязательной для использования в стране.

Соотношение единиц измерения

Для  единиц измерения информации степени двойки (2¹⁰, 2²⁰ и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт. А степени числа 10 (10³, 10⁶ и т.п.) - приблизительные значения, округленные в сторону уменьшения.
Такое приближение (или округление) вполне допустимо и является общепринятым 

Системы единиц измерения

Метрические системы

Метрическая система — общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и килограмма.
На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц.

В настоящее время повсеместно признанной является Международная система единиц (СИ).
Метрическая система официально принята во всех государствах мира, кроме США, Либерии и Мьянмы (Бирма).

Основное отличие метрической системы от применявшихся ранее традиционных систем заключается в использовании упорядоченного набора единиц измерения. Для любой физической величины существует лишь одна главная единица и набор дольных и кратных единиц, образуемых стандартным образом с помощью десятичных приставок.
Тем самым устраняется неудобство от использования большого количества разных единиц (таких, например, как дюймы, футы, фадены, мили и т. д.) со сложными правилами преобразования между ними. В метрической системе преобразование сводится к умножению или делению на степень числа 10, то есть к простой перестановке запятой в десятичной дроби.

Основная используемая система
СИ
Неиспользуемые или малоиспользуемые системы
СГС
МКС
МКГСС
МТС
МСК
МКСЛ

Системы естественных единиц измерения

Атомная система единиц
Планковские единицы
Геометризованная система единиц
Единицы Лоренца — Хевисайда

Традиционные системы мер

Русская система мер
Английская система мер
Французская система мер
Китайская система мер
Японская система мер
Давно устаревшие (древнегреческая, древнеримская, древнеегипетская, древневавилонская, древнееврейская)

Международная система единиц СИ

Международная система единиц СИ (фр. Système international d’unités, SI) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы.
СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы.
В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены таким образом, чтобы связать их фиксированными коэффициентами с соответствующими единицами СИ.

Полное официальное описание СИ вместе с её толкованием содержится в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure) и в дополнении к ней, опубликованных Международным бюро мер и весов (МБМВ) и представленных на сайте МБМВ -  bipm.org

Брошюра СИ издаётся с 1970 года, с 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков, однако официальным считается текст только на французском языке.

Основные единицы СИ

Наименования единиц СИ пишутся со строчной буквы, после обозначений единиц СИ точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.
У этого правила есть исключение: обозначения единиц, названных фамилиями учёных, пишутся с заглавной буквы (например, ампер обозначается символом А).

Производные единицы

Остальные единицы СИ являются производными и образуются из основных с помощью уравнений, связывающих друг с другом физические величины используемой в СИ Международной системы величин.
Основная единица может использоваться и для производной величины той же размерности. Например, количество осадков определяется как частное от деления объёма на площадь и в СИ выражается в метрах. В этом случае метр используется в качестве когерентной производной единицы.
Определение СИ через фиксацию констант, в принципе не требует различать основные и производные единицы. Тем не менее, это разделение сохраняется по историческим причинам и для удобства.

Примеры производных единиц СИ, наименования и обозначения которых образованы с использованием наименований и обозначений основных единиц СИ

Производные единицы, имеющие специальные наименования и обозначения

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций — умножения и деления. Некоторым из производных единиц для удобства присвоены собственные наименования, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Существуют другие внесистемные единицы, такие как литр, которые не являются единицами СИ, но принимаются для использования вместе с СИ.

Единицы измерения по измеряемым величинам. Википедия

ru.wikipedia.org/wiki

Единицы измерения по отраслям науки. Википедия 

• Единицы измерения в астрономии‎
• Единицы измерения в информатике‎
• Единицы измерения в медицине‎
• Единицы измерения в физике‎
• Единицы измерения в химии‎

Приставки СИ 

Приставки СИ (десятичные приставки) — приставки перед названиями или обозначениями единиц измерения физических величин, применяемые для формирования кратных и дольных единиц, отличающихся от базовой в определённое целое, являющееся степенью числа 10, число раз.
Десятичные приставки служат для сокращения количества нулей в численных значениях физических величин.
Рекомендуемые для использования приставки и их обозначения установлены Международной системой единиц (СИ), однако их использование не ограничено СИ, а многие из них восходят к моменту появления метрической системы (1790-е годы). 

Приставки для кратных единиц

Кратные единицы — единицы, которые в целое число раз (10 в какой-либо степени) превышают основную единицу измерения некоторой физической величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие десятичные приставки для обозначений кратных единиц:

Приставки для дольных единиц

Дольные единицы составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Семь основных единиц измерения (СИ)+площадь и объем

Базовые единицы СИ.  Международное бюро мер и весов  -   bipm.org/en/measurement-units

1

Единицы измерения массы (масса)

В настоящее время в Международной системе единиц (СИ) в качестве единицы измерения массы принят килограмм, являющийся одной из семи основных единиц СИ.

XXVI Генеральная конференция по мерам и весам c 20 мая 2019г. одобрила новое определение килограмма, основанное на фиксации численного значения постоянной Планка
Теперь килограмм измеряется не весом эталонного цилиндра, а энергией, необходимой для того, чтобы сдвинуть этот килограмм.

Тонна — 10⁶ (1 000 000) граммов, или 1000 килограммов.
Центнер — 10⁵ (100 000) граммов, или 100 килограммов.
Карат — 0,2 грамма.

Единицы массы в науке
Атомная единица массы (а. е. м., дальтон) = 1,660 538 921(73)⋅10⁻²⁷ кг = 1,660 538 921(73)⋅10⁻²⁴ г (в химии высокомолекулярных соединений и биохимии применяются также кратные единицы килодальтон, мегадальтон).
Солнечная масса M_☉ = 1.98847(7)⋅10³⁰ кг.
Электронвольт, 1 эВ = 1,782 661 845(39)⋅10⁻³⁶ кг; применяются также кратные (килоэлектронвольт, кэВ; мегаэлектронвольт, МэВ, гигаэлектронвольт, ГэВ; тераэлектронвольт, ТэВ) и дольные (миллиэлектронвольт, мэВ) единицы.
Масса электрона m_e = 9,109 382 91(40)⋅10⁻³¹ кг.
Масса протона m_p = 1,672 621 777(74)⋅10⁻²⁷ кг.
Планковская единица массы M_Pl = 2,176 51(13)⋅10⁻⁸ кг.

2

Единицы измерения расстояния (расстояние)

Единицей измерения расстояния и одной из основных единиц в Международной системе единиц (СИ) является метр.

На практике применяются также кратные и дольные единицы метра, образуемые с помощью стандартных приставок СИ:

Единицы, применяемые в астрономии

• радиус Луны (R_☾) = 1737,10 км;
• радиус Земли (R_⊕) = 6371,0 км;
• радиус Юпитера(R_♃или R_J) = 69 911 км;
• световая секунда = 299 792 458 м ;
• радиус Солнца (R_⊙) = 6,9551⋅10⁵км;
• световой месяц = 783934206048416.66… м
• астрономическая единица = 149 597 870,700 км;
• спат (единица длины)(англ.)= 1⋅10¹² м;
• световой год = 9 460 730 472 581 000 м ;
• парсек= (648 000/π) а.е. (точно) ≈ 206264,806247 а.е. = 3,08567758491⋅10¹⁶м;
• сириометр = 10⁶а.е. = 149 597 870 700 000 000 м;

Единицы, применяемые в физике

• планковская длина ≈ 1,616199(97)⋅10⁻³⁵м;
• ферми = 1 фм = 1⋅10⁻¹⁵м;
• классический радиус электрона = 2,8179402894(58)⋅10⁻¹⁵м;
• икс-единица = 1,00207⋅10⁻¹³м;
• комптоновская длина волны электрона= 2,4263102175(33)⋅10⁻¹²м;
• боровский радиус = 5,2917720859(36)⋅10⁻¹¹м;
• ангстрем = 1⋅10⁻¹⁰м;

3

Единицы измерения температуры (температура)

Существует несколько различных единиц измерения температуры. Они делятся на относительные (градус Цельсия, градус Фаренгейта…) и абсолютные (Кельвин, градус Ранкина…).

Наиболее известными являются следующие:
Градус Цельсия (°C)
Градус Фаренгейта (°F)
Кельвин (K)
Градус Реомюра (°Ré, °Re, °R)
Градус Рёмера (°Rø)
Градус Ранкина (°Ra)
Градус Делиля (°Д или °D)
Градус Гука (°H)
Градус Дальтона (°Dа)
Градус Ньютона (°N)
Лейденский градус (°L или ÐL)
Планковская температура (TP)

Кельвин (русское обозначение: К; международное: K) — единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Определяется через значение постоянной Больцмана: 1,380649 × 10-23 Дж / К. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём.

Градус Цельсия (обозначение: °C) —единица температуры, применяемая в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином.
Используется всеми странами, кроме США, Багамских Островов, Белиза, Каймановых Островов и Либерии.

Согласно современному определению, один градус Цельсия равен одному кельвину (K), а ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 единиц:

Пересчёт в градусы Цельсия:
t_{C}=t_{K}-273,15}t_{C}=t_{K}-273,15 (температура тройной точки воды +0,01 °C).

Основные международные и российские документы, содержащие описание единиц СИ и регламентирующие их использование, называют градус Цельсия не единицей температуры, а единицей температуры Цельсия (фр. température Celsius, англ. Celsius temperature). Этот термин используется в Брошюре СИ (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ)
В свою очередь температуру Цельсия (обозначение t) Брошюра СИ и ГОСТ 8.417-2002 определяют выражением t = T — T0, где T — термодинамическая температура, выражаемая в кельвинах, а T0 = 273,15 К.
В соответствии со сказанным градус Цельсия относится к производным единицам СИ, имеющим специальные наименования и обозначения.

Пересчёт температуры между основными шкалами

Сравнение температурных шкал

4

Единицы измерения времени (время)

Современные единицы измерения времени основаны на периодах вращения Земли вокруг своей оси и обращения вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью согласовывать деятельность людей со сменой дня и ночи или сезонов.
Исторически основной единицей для измерения средних интервалов времени были сутки (часто говорят «день»), отсчитываемые по минимальным полным циклам смены солнечной освещённости (день и ночь).

В результате деления суток на меньшие временны́е интервалы одинаковой длины возникли часы, минуты и секунды.
Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов. Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту — на 60 секунд.
Таким образом, в часе 3600 секунд; в сутках — 24 часа, или 1440 минут, или 86 400 секунд.

Секунда (русское обозначение: с; международное: s) — единица измерения времени, является одной из семи основных единиц в Международной системе единиц (СИ) и одной из трёх основных единиц в системе СГС.
Представляет собой интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, находящегося в покое при 0 К.

В астрономии используют обозначения ч, м, с (или h, m, s) в верхнем индексе: например, 13ч20м10с (или 13h20m10s).

Кратные и дольные единицы

С единицей измерения «секунда», как правило, используются только дольные приставки СИ (кроме деци- и санти-). Для измерения больших интервалов времени используются единицы минута, час, сутки, и т. д.

Эквивалентность другим единицам измерения времени

5

Сила электрического тока 

Средняя сила тока I - физическая величина , равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени, к величине этого промежутка времени: I=△q/△t

Если сила тока со временем не меняется, то ток называется постоянным.
Сила тока в данный момент времени определяется так же по этой формуле, но промежуток времени должен быть очень малым.
Обычно обозначается символом I, от фр. intensité du courant.

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах ((русское обозначение: А; международное: A), ампер является одной из семи основных единиц СИ.
1 А = 1 Кл/с.

В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование — ампер-виток). Кроме того, ампер является единицей силы тока и относится к числу основных единиц в системе единиц МКСА.

На XXVI Генеральной конференции мер и весов было принято новое определение ампера, основанное на использовании численного значения элементарного электрического заряда. Формулировка вступила в силу 20 мая 2019 года.
В соответствии с данной формулировкой, Ампер, символ А, есть единица электрического тока в СИ. Она определена путём фиксации численного значения элементарного заряда равным 1,602 176 634⋅10⁻¹⁹, когда он выражен единицей Кл, которая равна А·с, где секунда определена через .△νC_s
△νC_s — частота излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

6

Количество вещества

Количество вещества́ — физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы).

Моль (русское обозначение: моль; международное: mol; устаревшее название грамм-молекула (по отношению к количеству молекул); от лат. moles — количество, масса, счётное множество) — единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ.

Значение одного моля определяется через число Авогадро, один моль — количество вещества, содержащее 6,022 140 76⋅1023 частиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других объектов).
6,022 140 76 x 10 ²³ элементарных сущностей. Это число представляет собой фиксированное числовое значение постоянной Авогадро, N _A , выраженное в единицах моль ^–1, и называется числом Авогадро.
Количество вещества (символ n ) в системе является мерой количества определенных элементарных сущностей. Элементарным объектом может быть атом, молекула, ион, электрон, любая другая частица или определенная группа частиц.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ. Причём, единица измерения «иоктомоль» может использоваться лишь формально, так как столь малые количества вещества должны измеряться отдельными частицами (1 имоль формально равен 0,602 частицы).

Молярная масса — характеристика вещества, отношение массы вещества к количеству молей этого вещества, то есть масса одного моля вещества.

7

Сила света

Сила света I_ν — физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин. Характеризует величину световой энергии, переносимой в некотором направлении в единицу времени.

Количественно равна отношению светового потока, распространяющегося внутри элементарного телесного угла, к этому углу.
Понятие «сила света» возможно применять лишь для расстояний от источника света, существенно превышающих его линейные размеры.
Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): кандела.

Канде́ла (от лат. candela — свеча; русское обозначение: кд; международное: cd) — единица силы света, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).
Определена как «сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540⋅1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср».
Принята в качестве единицы СИ в 1979 году XVI Генеральной конференцией по мерам и весам.

Из определения следует, что значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения для частоты 540⋅1012 Гц равно 683 лм/Вт = 683 кд·ср/Вт точно.
Выбранная частота соответствует длине волны 555,016 нм в воздухе при стандартных условиях и находится вблизи максимума чувствительности человеческого глаза, располагающегося на длине волны 555 нм. Если излучение имеет другую длину волны, то для достижения той же силы света требуется бо́льшая энергетическая сила света.

Световые фотометрические величины СИ   

ru.wikipedia.org

Преобразование единиц измерения.
Таблицы пересчета физических величин

Преобразование единиц — перевод физической величины, выраженной в одной системе единиц, в другую систему, обычно через коэффициент пересчёта.
ru.wikipedia.org

Длина

Площадь

Объем

Меры сыпучих тел и жидкостей

Вес

Энергия, тепло, работа

Давление

 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Общероссийский классификатор единиц измерения (ОКЕИ) ОК 015-94 (МК 002-97)

normativ.kontur.ru

Калькулятор перевода единиц измерения физических величин

calc.ru