Одиниці виміру. Хімія нафти Одиниці виміру механічних та теплових величин
У чому вимірюють вібрацію?
Для кількісного опису вібрації обладнання, що обертається, і в діагностичних цілях використовують віброприскорення, віброшвидкість і вібропереміщення.
Віброприскорення
Віброприскорення – це значення вібрації, прямо пов'язане із силою, що спричинила вібрацію. Віброприскорення характеризує силову динамічну взаємодію елементів всередині агрегату, яке викликало дану вібрацію. Зазвичай відображається амплітудою (Пік, Peak) – максимальне за модулем значення прискорення у сигналі. Застосування віброприскорення теоретично ідеальне, тому що п'єзодатчик (акселерометр) вимірює саме прискорення і його не потрібно спеціально перетворювати. Недоліком є те, що для нього немає практичних розробок за нормами та пороговими рівнями, немає загальноприйнятого фізичного та спектрального тлумачення особливостей прояву віброприскорення. Успішно застосовується при діагностиці дефектів, що мають ударну природу – у підшипниках кочення, редукторах.
Віброприскорення вимірюється в:
- метрах на секунду у квадраті [м/сек 2 ]
- G де 1G = 9,81 м/сек 2
- децибелах, має бути вказаний рівень 0 дБ. Якщо не вказано, то береться значення 10-6 м/сек 2
Як перевести віброприскорення у дБ?
Для стандартного рівня 0 дБ = 10-6 м/сек 2:
AdB = 20 * lg10(A) + 120
AdB – віброприскорення у децибелах
A – віброприскорення у м/с 2
120 дБ – рівень 1 м/с 2
Віброшвидкість
Віброшвидкість – це швидкість переміщення контрольованої точки обладнання під час її прецесії вздовж осі виміру.
У практиці вимірюється зазвичай не максимальне значення віброшвидкості, яке середньоквадратичне значення, СКЗ (RMS). Фізична суть параметра СКЗ віброшвидкості полягає у рівності енергетичного на опори машини реального вібросигналу і фіктивного постійного, чисельно рівного за величиною СКЗ. Використання значення СКЗ обумовлено ще й тим, що раніше виміри вібрації велися стрілочними приладами, а всі вони за принципом дії є інтегруючими, і показують саме середньоквадратичне значення змінного сигналу.
З двох широко застосовуваних на практиці уявлень вібросигналів (віброшвидкість і вібропереміщення) краще використання віброшвидкості, так як це параметр, що відразу враховує і переміщення контрольованої точки і енергетичний вплив на опори від сил, що викликали вібрацію. Інформативність вібропереміщення може зрівнятися з інформативністю віброшвидкості лише за умови, коли додатково, крім розмаху коливань, будуть враховані частоти як всього коливання, так і його окремих складових. Насправді зробити це дуже проблематично.
Для виміру СКЗ віброшвидкості використовуються. У складніших приладах (віброаналізаторах) також є режим віброметра.
Віброшвидкість вимірюється в:
- міліметрів на секунду [мм/сек]
- дюймів за секунду : 1 in/s = 25,4 мм/сек
- децибелах, має бути вказаний рівень 0 дБ. Якщо не вказано, то береться значення 5*10 -5 мм/сек
Як перевести віброшвидкість у дБ?
Для стандартного рівня 0 дБ = 5*10 -5 мм/сек:
VdB = 20 * lg10(V) + 86
VdB – віброшвидкість у децибелах
lg10 – десятковий логарифм (логарифм на підставі 10)
V – віброшвидкість у мм/с
86 дБ – рівень 1 мм/с
Нижче наведено значення віброшвидкості в дБ для . Видно, що різниця між сусідніми значеннями – 4 дБ. Це відповідає різниці у 1,58 рази.
| мм/с | дБ |
| 45 | 119 |
| 28 | 115 |
| 18 | 111 |
| 11,2 | 107 |
| 7,1 | 103 |
| 4,5 | 99 |
| 2,8 | 95 |
| 1,8 | 91 |
| 1,12 | 87 |
| 0,71 | 83 |
Вібропереміщення
Вібропереміщення (вібросміщення, усунення) показує максимальні межі переміщення контрольованої точки в процесі вібрації. Зазвичай відображається розмахом (подвійна амплітуда, Пік-Пік, Peak to peak). Вібропереміщення – це відстань між крайніми точками переміщення елемента обладнання, що обертається, вздовж осі вимірювання.
Цей довідник зібраний із різних джерел. Але його створення підштовхнула невелика книжка " Масової радіобібліотеки " видана 1964 року, як переклад книжки О. Кронегера в НДР 1961 року. Незважаючи на таку її давнину, вона є моєю настільною книгою (поряд із декількома іншими довідниками). Думаю час над такими книгами не владний, бо основи фізики, електро та радіотехніки (електроніки) непорушні та вічні.
Одиниці виміру механічних та теплових величин.
Одиниці виміру електромагнітних величин
|
Співвідношення між одиницями магнітних величин
в системах СГСМ та СІ
| У електротехнічній та довідковій літературі, виданій до введення системи СІ, величину напруженості магнітного поля Нчасто виражали в ерстедах (е),величину магнітної індукції В -у гаусах (ГС),магнітного потоку Ф та потокозчеплення ψ - у максвелах (Мкс). |
| 1е=1/4 π × 10 3 а/м; 1а/м=4π×10 -3 е; 1гс = 10 -4 тл; 1тл = 104 гс; 1мкс = 10-8 вб; 1вб = 10 8 мкс |
| Слід зазначити, що рівність написана для випадку раціоналізованої практичної системи МКСА, яка увійшла до системи СІ як складова частина. З теоретичної точки зору правильніше було б провсіх шести співвідношеннях замінити знак рівності (=) знаком відповідності (^). Наприклад |
|
1е=1/4π × 10 3 а/м |
| що означає: напруженість поля 1 е відповідає напруженості 1/4π × 10 3 а/м = 79,6 а/м |
| Справа в тому, що одиниці е, гсі мксвідносяться до системи СГСМ. У цій системі одиниця сили струму є не основною, як у системі СІ, а похідною Тому розмірності величин, що характеризують те саме поняття, у системі СГСМ і СІ виявляються неоднаковими, що може призвести до непорозумінь і парадоксів, якщо забути про цю обставину. При виконанні інженерних розрахунків, коли для непорозумінь такого роду немає підстав |
Позасистемні одиниці
Деякі математичні та фізичні поняття
застосовувані радіотехніки
| Як і поняття – швидкість руху, в механіці, в радіотехніці існує аналогічні поняття, такі як швидкість зміни струму та напруги. Вони можуть бути як усереднені, протягом перебігу процесу, і миттєві. |
|
i= (I 1 -I 0)/(t 2 -t 1)=ΔI/Δt |
| При Δt -> 0 отримуємо миттєві значення швидкості зміни струму. Воно найбільш точно характеризує характер зміни величини і може бути записане у вигляді: |
|
i=lim ΔI/Δt =dI/dt |
| Причому слід звернути увагу - усереднені значення та миттєві значення можуть відрізнятися у десятки разів. Особливо наочно це видно при протіканні струму, що змінюється, через ланцюги мають досить велику індуктивності. |
Децибел |
| Для оцінки відношення двох величин однакової розмірності у радіотехніці застосовується спеціальна одиниця – децибел. |
| K u = U 2 / U 1 Коефіцієнт посилення за напругою; K u [дб] = 20 log U 2 / U 1 Коефіцієнт посилення напруги в децибелах. Кi[дб] = 20 log I 2 / I 1 Коефіцієнт посилення струму в децибелах. Кp [дб] = 10 log P 2 / P 1 Коефіцієнт посилення потужності в децибелах. |
| Логарифмічна шкала дозволяє так само на графіку нормальних розмірів, зображати функції, що мають динамічний діапазон зміни параметра в кілька порядків. |
| Для визначення потужності сигналу у зоні прийому використовується інша логарифмічна одиниця ДБМ – дицибел на метр. |
| P [дбм] = 10 log U 2 / R +30 = 10 log P + 30. [дбм]; |
| Ефективну напругу на навантаженні за відомої P[дбм] можна визначити за формулою: |
 |
Розмірні коефіцієнти основних фізичних величин
| Відповідно до державних стандартів допускається застосування наступних кратних та дольних одиниць - приставок: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
В'язкість є найважливішою фізичною константою, що характеризує експлуатаційні властивості котельних та дизельних палив, нафтових масел, низки інших нафтопродуктів. За значенням в'язкості судять про можливість розпилення та прокачування нафти та нафтопродуктів.
Розрізняють динамічну, кінематичну, умовну та ефективну (структурну) в'язкість.
Динамічною (абсолютною) в'язкістю [μ ], або внутрішнім тертям, називають властивості реальних рідин чинити опір зсувним дотичних зусиль. Очевидно, ця властивість проявляється при русі рідини. Динамічна в'язкість у системі СІ вимірюється в [Н·с/м 2 ]. Це опір, яке чинить рідина при відносному переміщенні двох її шарів поверхнею 1 м 2 , що знаходяться на відстані 1 м один від одного і переміщуються під дією зовнішньої сили 1 Н зі швидкістю 1 м/с. Враховуючи, що 1 Н/м 2 = 1 Па, динамічну в'язкість часто виражають у [Па·с] або [мПа·с]. У системі СГС (CGS) розмірність динамічної в'язкості - [Дін · с / м 2]. Ця одиниця називається пуазом (1 П = 0,1 Па · с).
Перекладні множники для динамічної розрахунку [ μ ] в'язкості.
| Одиниці | Мікропуаз (мкП) | Сантіпуаз (СП) | Пуаз ([г/см·с]) | Па·с ([кг/м·с]) | кг/(м·год) | кг с/м 2 |
| Мікропуаз (мкП) | 1 | 10 -4 | 10 -6 | 10 7 | 3,6 · 10 -4 | 1,02 · 10 -8 |
| Сантіпуаз (СП) | 10 4 | 1 | 10 -2 | 10 -3 | 3,6 | 1,02 · 10 -4 |
| Пуаз ([г/см·с]) | 10 6 | 10 2 | 1 | 10 3 | 3,6·10 2 | 1,02 · 10 -2 |
| Па·с ([кг/м·с]) | 10 7 | 10 3 | 10 | 1 3 | 3,6·10 3 | 1,02 · 10 -1 |
| кг/(м·год) | 2,78 · 10 3 | 2,78 · 10 -1 | 2,78 · 10 -3 | 2,78 · 10 -4 | 1 | 2,84 · 10 -3 |
| кг с/м 2 | 9,81 · 10 7 | 9,81 · 10 3 | 9,81·10 2 | 9,81 · 10 1 | 3,53·10 4 | 1 |
Кінематичною в'язкістю [ν ] називається величина, що дорівнює відношенню динамічної в'язкості рідини [ μ ] до її щільності [ ρ ] за тієї ж температури: ν = μ/ρ. Одиницею кінематичної в'язкості є [м 2 /с] - кінематична в'язкість такої рідини, динамічна в'язкість якої дорівнює 1 Н·с/м 2 та щільність 1 кг/м 3 (Н = кг·м/с 2). У системі СГС (CGS) кінематична в'язкість виявляється у [см 2 /с]. Ця одиниця називається стоксом (1 ст = 10 -4 м 2 / с; 1 с ст = 1 мм 2 / с).
Перекладні множники для розрахунку кінематичної [ ν ] в'язкості.
| Одиниці | мм 2 /с (ст) | см 2 /с (Ст) | м 2 /с | м 2 /год |
| мм 2 /с (ст) | 1 | 10 -2 | 10 -6 | 3,6 · 10 -3 |
| см 2 /с (Ст) | 10 2 | 1 | 10 -4 | 0,36 |
| м 2 /с | 10 6 | 10 4 | 1 | 3,6·10 3 |
| м 2 /год | 2,78·10 2 | 2,78 | 2,78 · 10 4 | 1 |
Нафти та нафтопродукти часто характеризуються умовною в'язкістюза яку приймається відношення часу закінчення через калібрований отвір стандартного віскозиметра 200 мл нафтопродукту при певній температурі [ t] на час закінчення 200 мл дистильованої води при температурі 20°С. Умовна в'язкість при температурі [ t] позначається знаком ВУ і виражається числом умовних градусів.
Умовна в'язкість вимірюється в градусах ВУ (°ВУ) (якщо випробування проводиться у стандартному віскозиметрі за ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта та секундах Редвуда (якщо випробування проводиться на віскозиметрах Сейболта та Редвуда).
Перевести в'язкість з однієї системи до іншої можна за допомогою номограми.
У нафтових дисперсних системах за певних умов на відміну ньютонівських рідин в'язкість є змінної величиною, що залежить від градієнта швидкості зсуву. У цих випадках нафти та нафтопродукти характеризуються ефективною або структурною в'язкістю:
Для вуглеводнів в'язкість істотно залежить від їхнього хімічного складу: вона підвищується зі збільшенням молекулярної маси та температури кипіння. Наявність бічних розгалужень у молекулах алканів та нафтенів та збільшення числа циклів також підвищують в'язкість. Для різних груп вуглеводнів в'язкість зростає серед алкани - арени - циклани.
Для визначення в'язкості використовують спеціальні стандартні прилади – віскозиметри, що відрізняються за принципом дії.
Кінематична в'язкість визначається відносно малов'язких світлих нафтопродуктів і масел за допомогою капілярних віскозиметрів, дія яких заснована на плинності рідини через капіляр за ГОСТ 33-2000 і ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типу ВПЖ, Пінкевича та ін.).
Для в'язких нафтопродуктів вимірюється умовна в'язкість у віскозиметрах типу ВУ, Енглера та ін.
Між величинами умовної °ВУ та кінематичної в'язкості існує емпірична залежність:
В'язкість найбільш в'язких структурованих нафтопродуктів визначається на ротаційному віскозиметрі за ГОСТ 1929-87. Метод заснований на вимірюванні зусилля, необхідного для обертання внутрішнього циліндра щодо зовнішнього при заповненні простору між ними випробуваною рідиною при температурі t.
Крім стандартних методів визначення в'язкості іноді в дослідницьких роботах використовуються нестандартні методи, засновані на вимірюванні в'язкості за часом падіння калібрувальної кульки між мітками або за часом загасання коливань твердого тіла у випробуваній рідині (вискозиметри Гепплера, Гурвіча та ін.).
У всіх описаних стандартних методах в'язкість визначають за строго постійної температури, оскільки з її зміною в'язкість істотно змінюється.
Залежність в'язкості від температури
Залежність в'язкості нафтопродуктів від температури є дуже важливою характеристикою як у технології переробки нафти (перекачування, теплообмін, відстій і т. д.), так і при застосуванні товарних нафтопродуктів (злив, перекачування, фільтрування, мастило поверхонь, що труться, і т. д.).
Зі зниженням температури в'язкість їх зростає. На малюнку наведені криві зміни в'язкості в залежності від температури для різних мастил.
Спільним всім зразків масел є наявність областей температур, у яких настає різке підвищення в'язкості.
Існує багато різних формул для розрахунку в'язкості залежно від температури, але найбільш уживаною є емпірична формула Вальтера:
Двічі логарифмуючи цей вислів, отримуємо:
По даному рівнянню Е. Г. Семенідо було складено номограму на осі абсцис якої для зручності користування відкладено температуру, а на осі ординат - в'язкість.
По номограмі можна знайти в'язкість нафтопродукту за будь-якої заданої температури, якщо відома його в'язкість за двох інших температур. У цьому випадку значення відомих в'язкостей з'єднують прямий і продовжують до перетину з лінією температури. Крапка перетину з нею відповідає шуканій в'язкості. Номограма придатна визначення в'язкості всіх видів рідких нафтопродуктів.
Для нафтових мастил дуже важливо при експлуатації, щоб в'язкість якнайменше залежала від температури, оскільки це забезпечує хороші змащувальні властивості масла в широкому інтервалі температур, тобто відповідно до формули Вальтера це означає, що для мастил, чим нижче коефіцієнт В, тим вище якість олії. Ця властивість олій називається індексом в'язкості, що є функцією хімічного складу олії. Для різних вуглеводнів по-різному змінюється в'язкість від температури. Найбільш крута залежність (велика величина) для ароматичних вуглеводнів, а найменша - для алканів. Нафтенові вуглеводні у цьому відношенні близькі до алканів.
Існують різні методи визначення індексу в'язкості (ІВ).
У Росії ІВ визначають за двома значеннями кінематичної в'язкості при 50 і 100 ° С (або при 40 і 100 ° С - за спеціальною таблицею Держкомітету стандартів).
При паспортизації масел ІВ розраховують за ГОСТ 25371-97, який передбачає визначення цієї величини в'язкості при 40 і 100°С. За цим методом згідно з ГОСТ (для масел з ІВ менше 100) індекс в'язкості визначається формулою:
Для всіх масел з ν 100 ν, ν 1і ν 3) визначають за таблицею ГОСТ 25371-97 на основі ν 40і ν 100даного масла. Якщо масло більш в'язке ( ν 100> 70 мм 2 /с), то величини, що входять до формули, визначають за спеціальними формулами, наведеними в стандарті.
Значно простіше визначати індекс в'язкості за номограмами.
Ще зручніша номограма для знаходження індексу в'язкості розроблена Г. В. Виноградовим. Визначення ІВ зводиться до з'єднання прямими лініями відомих величин в'язкості за двох температур. Точка перетину цих ліній відповідає шуканому індексу в'язкості.
Індекс в'язкості - загальноприйнята величина, що входить до стандартів на олії у всіх країнах світу. Недоліком показника індексу в'язкості є те, що він характеризує поведінку олії лише в інтервалі температур від 378 до 988°С.
Багатьма дослідниками було помічено, що щільність і в'язкість мастил до певної міри відбивають їх вуглеводневий склад. Було запропоновано відповідний показник, що зв'язує щільність і в'язкість олій і названий вязкостно-масової константою (ВМК). В'язкісно-масова константа може бути обчислена за формулою Ю. А. Пінкевича:
Залежно від хімічного складу олії ВМК його може бути від 0,75 до 0,90, причому, чим вище ВМК олії, тим нижчим є його індекс в'язкості.
В області низьких температур мастила набувають структури, яка характеризується межею плинності, пластичності, тиксотропністю або аномалією в'язкості, властивими дисперсним системам. Результати визначення в'язкості таких масел залежать від попереднього механічного перемішування, а також від швидкості закінчення або від обох факторів одночасно. Структуровані олії, як і інші структуровані нафтові системи, не підпорядковуються закону течії ньютонівських рідин, за яким зміна в'язкості має залежати тільки від температури.
Олія з неруйнованою структурою має значно більшу в'язкість, ніж після її руйнування. Якщо знизити в'язкість такого масла шляхом руйнування структури, то у спокійному стані ця структура відновиться і в'язкість набуде початкового значення. Здатність системи мимовільно відновлювати свою структуру називається тиксотропією. Зі збільшенням швидкості течії, точніше градієнта швидкості (ділянка кривої 1), структура руйнується, у зв'язку з чим в'язкість речовини знижується і доходить до певного мінімуму. Цей мінімум в'язкості зберігається одному рівні і при подальшому зростанні градієнта швидкості (ділянка 2) до появи турбулентного потоку, після чого в'язкість знову наростає (ділянка 3).
Залежність в'язкості від тиску
В'язкість рідин, зокрема й нафтопродуктів, залежить від зовнішнього тиску. Зміна в'язкості масел з підвищенням тиску має велике практичне значення, тому що в деяких вузлах тертя можуть виникати високі тиски.
Залежність в'язкості від тиску для деяких мастил ілюструється кривими, в'язкість масел з підвищенням тиску змінюється по параболі. При тиску Рвона може бути виражена формулою:
У нафтових оліях найменше з підвищенням тиску змінюється в'язкість парафінових вуглеводнів і трохи більше нафтенових та ароматичних. В'язкість високов'язких нафтопродуктів зі збільшенням тиску підвищується більше, ніж в'язкість малов'язких. Що температура, тим менше змінюється в'язкість із підвищенням тиску.
При тисках порядку 500 - 1000 МПа в'язкість масел зростає настільки, що вони втрачають властивості рідини і перетворюються на пластичну масу.
Для визначення в'язкості нафтопродуктів за високого тиску Д.Э.Мапстон запропонував формулу:
На основі цього рівняння Д.Е.Мапстоном розроблена номограма, при користуванні якою відомі величини, наприклад ν 0 і Р, з'єднують прямою лінією та відлік отримують на третій шкалі.
В'язкість сумішей
При компаундуванні масел часто доводиться визначати в'язкість сумішей. Як показали досліди, адитивність властивостей проявляється лише у сумішах двох дуже близьких по в'язкості компонентів. При великій різниці в'язкостей нафтопродуктів, що змішуються, як правило, в'язкість менше, ніж обчислена за правилом змішування. Приблизно в'язкість суміші масел можна розрахувати, якщо замінити в'язкість компонентів їх зворотною величиною - рухливістю (плинністю) ψ см:
Для визначення в'язкості сумішей можна також скористатися різними номограмами. Найбільше застосування знайшли номограма ASTM та віскозіграма Моліна-Гурвіча. Номограма ASTM виходить з формулі Вальтера. Номограма Моліна-Гуревича складена на підставі експериментально знайдених в'язкостей суміші масел А і В, з яких А має в'язкість °ВУ 20 = 1,5, а В - в'язкість °ВУ 20 = 60. Обидві олії змішувалися в різних співвідношеннях від 0 до 100% (об.), і в'язкість сумішей встановлювалася експериментально. На номограмі нанесено значення в'язкості у уел. од. та в мм 2 /с.
В'язкість газів та нафтової пари
В'язкість вуглеводневих газів та нафтових парів підпорядковується іншим, ніж для рідин, закономірностям. З підвищенням температури в'язкість газів зростає. Ця закономірність задовільно описується формулою Сазерленд:
Конвертер довжини і відстані Конвертер маси Конвертер мір об'єму сипких продуктів і продуктів харчування Конвертер площі Конвертер об'єму та одиниць вимірювання в кулінарних рецептах Конвертер температури Конвертер тиску, механічної напруги, модуля Юнга Конвертер енергії та роботи Конвертер сили Конвертер сили Конвертер часу Конвертер ліній теплової ефективності та паливної економічності Конвертер чисел у різних системах числення Конвертер одиниць вимірювання кількості інформації Курси валют Розміри жіночого одягу та взуття Розміри чоловічого одягу та взуття Конвертер кутової швидкості та частоти обертання Конвертер прискорення Конвертер кутового прискорення Конвертер щільності Конвертер питомого об'єму Конвертер Конвертер крутного моменту Конвертер питомої теплоти згоряння (за масою) Конвертер щільності енергії та питомої теплоти згоряння палива (за обсягом) Конвертер різниці температур Конвертер коефіцієнта енту теплового розширення Конвертер термічного опору Конвертер питомої теплопровідності Конвертер питомої теплоємності Конвертер енергетичної експозиції та потужності теплового випромінювання Конвертер щільності теплового потоку Конвертер коефіцієнта тепловіддачі Конвертер масової витрати Конвертер масової витрати Конвертер концентрації Конвертер абсолютної) в'язкості Конвертер кінематичної в'язкості Конвертер поверхневого натягу Конвертер паропроникності Конвертер паропроникності та швидкості переносу пари Конвертер рівня звуку Конвертер чутливості мікрофонів Конвертер рівня звукового тиску (SPL) Конвертер рівня звукового тиску з можливістю вибору опорного тиску Конвертер графіці Конвертер частоти і довжини хвилі Оптична сила в діоптрію х і фокусна відстань Оптична сила в діоптріях і збільшення лінзи (×) Конвертер електричного заряду Конвертер лінійного щільності заряду Конвертер лінійної щільності струму Конвертер електричного струму Конвертер електричного опору Конвертер питомого електричного опору Конвертер електричної провідності Конвертер питомої електричної провідності Електрична ємність Конвертер індуктивності Конвертер Американського калібру проводів Рівні в dBm (дБм або дБмВт), dBV (дБВ), ватах та ін. одиницях Конвертер магнітно-рухової сили Конвертер напруженості магнітного поля Конвертер магнітного потоку Конвертер магнітної індукції Радіація. Конвертер потужності поглиненої дози іонізуючого випромінювання Радіоактивність. Конвертер радіоактивного розпаду Радіація. Конвертер експозиційної дози. Конвертер поглиненої дози Конвертер десяткових приставок Передача даних Конвертер одиниць типографіки та обробки зображень Конвертер одиниць вимірювання об'єму лісоматеріалів Обчислення молярної маси Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва
1 метр за секунду [м/с] = 3600 метр за годину [м/год]
Вихідна величина
Перетворена величина
метр на секунду метр на годину метр на хвилину кілометр на годину кілометр на хвилину кілометр на секунду сантиметр на годину сантиметр на хвилину сантиметр на секунду міліметр на годину міліметр на хвилину міліметр на секунду фут на годину фут на хвилину фут на секунду ярд на годину ярд у хвилину ярд в секунду миля в годину миля в хвилину миля в секунду вузол (брит.) швидкість світла у вакуумі перша космічна швидкість друга космічна швидкість третя космічна швидкість швидкість обертання Землі швидкість звуку в прісній воді швидкість звуку в морській воді (20°C, глибина 10 метрів) число Маха (20°C, 1 атм) число Маха (стандарт СІ)
Докладніше про швидкість
Загальні відомості
Швидкість – міра виміру пройденої відстані за певний час. Швидкість може бути скалярною величиною та векторною - при цьому враховується напрямок руху. Швидкість руху по прямій лінії називається лінійною, а по колу – кутовий.
Вимірювання швидкості
Середню швидкість vзнаходять, поділивши загальну пройдену відстань ∆ xна загальний час ∆ t: v = ∆x/∆t.
У системі СІ швидкість вимірюють за метри за секунду. Широко використовуються також кілометри на годину в метричній системі та милі на годину у США та Великій Британії. Коли крім величини вказано і напрямок, наприклад, 10 метрів за секунду на північ, то йдеться про векторну швидкість.
Швидкість тіл, що рухаються з прискоренням, можна знайти за допомогою формул:
- a, з початковою швидкістю uпротягом періоду ∆ t, має кінцеву швидкість v = u + a×∆ t.
- Тіло, що рухається з постійним прискоренням a, з початковою швидкістю uі кінцевою швидкістю v, має середню швидкість ∆ v = (u + v)/2.
Середні швидкості
Швидкість світла та звуку
Відповідно до теорії відносності, швидкість світла у вакуумі - найбільша швидкість, з якої може пересуватися енергія та інформація. Вона позначається константою cі дорівнює c= 299 792 458 метрів на секунду. Матерія не може рухатися зі швидкістю світла, тому що для цього знадобиться нескінченна кількість енергії, що неможливо.
Швидкість звуку зазвичай вимірюється в пружному середовищі і дорівнює 343,2 метри в секунду в сухому повітрі при температурі 20 °C. Швидкість звуку найнижча у газах, а найвища – у твердих тілах. Вона залежить від щільності, пружності та модуля зсуву речовини (який показує ступінь деформації речовини при зсувному навантаженні). Число Маха M- це відношення швидкості тіла у середовищі рідини чи газу до швидкості звуку у цьому середовищі. Його можна обчислити за такою формулою:
M = v/a,
де a- це швидкість звуку серед, а v- Швидкість тіла. Число Маха зазвичай використовується для визначення швидкостей, близьких до швидкості звуку, наприклад швидкостей літаків. Ця величина непостійна; вона залежить стану середовища, яке, своєю чергою, залежить від тиску і температури. Надзвукова швидкість – швидкість, що перевищує 1 Мах.
Швидкість транспортних засобів
Нижче наведено деякі швидкості транспортних засобів.
- Пасажирські літаки з турбовентиляторними двигунами: крейсерська швидкість пасажирських літаків – від 244 до 257 метрів за секунду, що відповідає 878–926 кілометрам на годину або M = 0,83–0,87.
- Високошвидкісні поїзди (як "Сінкансен" в Японії): такі поїзди досягають максимальних швидкостей від 36 до 122 метрів за секунду, тобто від 130 до 440 кілометрів на годину.
Швидкість тварин
Максимальні швидкості деяких тварин приблизно рівні:
Швидкість людини
- Люди ходять зі швидкістю приблизно 1,4 метри на секунду або 5 кілометрів на годину, і бігають зі швидкістю приблизно до 8,3 метри на секунду, або до 30 кілометрів на годину.
Приклади різних швидкостей
Чотиривимірна швидкість
У класичній механіці векторна швидкість вимірюється у тривимірному просторі. Відповідно до спеціальної теорії відносності, простір - чотиривимірний, і у вимірі швидкості також враховується четвертий вимір - простір-час. Така швидкість називається чотиривимірною швидкістю. Її напрям може змінюватися, але величина постійна і дорівнює c, тобто швидкість світла. Чотиривимірна швидкість визначається як
U = ∂x/∂τ,
де xпредставляє світову лінію - криву у просторі-часі, якою рухається тіло, а τ - «власний час», рівне інтервалу вздовж світової лінії.
Групова швидкість
Групова швидкість - це швидкість поширення хвиль, що описує швидкість поширення групи хвиль і визначає швидкість перенесення енергії хвиль. Її можна вирахувати як ∂ ω /∂k, де k- хвильове число, а ω - Кутова частота. Kвимірюють у радіанах/метр, а скалярну частоту коливання хвиль ω - у радіанах за секунду.
Гіперзвукова швидкість
Гіперзвукова швидкість - це швидкість, що перевищує 3000 метрів в секунду, тобто у багато разів вище за швидкість звуку. Тверді тіла, що рухаються з такою швидкістю, набувають властивостей рідин, оскільки завдяки інерції, навантаження в цьому стані сильніше, ніж сили, що утримують разом молекули речовини під час зіткнення з іншими тілами. При надвисоких гіперзвукових швидкостях два тверді тіла, що зіткнулися, перетворюються на газ. У космосі тіла рухаються саме з такою швидкістю, і інженери, що проектують космічні кораблі, орбітальні станції та скафандри, повинні враховувати можливість зіткнення станції або космонавта з космічним сміттям та іншими об'єктами під час роботи у відкритому космосі. При такому зіткненні страждає обшивка космічного корабля та скафандр. Розробники обладнання проводять експерименти зіткнень на гіперзвуковій швидкості у спеціальних лабораторіях, щоб визначити, наскільки сильні зіткнення витримують скафандри, а також обшивка та інші частини космічного корабля, наприклад, паливні баки та сонячні батареї, перевіряючи їх на міцність. Для цього скафандри та обшивку піддають впливу ударів різними предметами із спеціальної установки із надзвуковими швидкостями, що перевищують 7500 метрів за секунду.
З 1963 р. в СРСР (ГОСТ 9867-61 «Міжнародна система одиниць») з метою уніфікації одиниць виміру у всіх галузях науки і техніки рекомендована для практичного використання міжнародна (інтернаціональна) система одиниць (СІ, SI) - це система одиниць виміру фізичних величин , прийнята XI Генеральною конференцією з мір і ваги в 1960 р. В основу її покладено 6 основних одиниць (довжина, маса, час, сила електричного струму, термодинамічна температура і сила світла), а також 2 додаткові одиниці (плоський кут, тілесний кут) ; решта одиниць, що наводяться в таблиці, є їх похідними. Прийняття єдиної всім країн міжнародної системи одиниць покликане усунути труднощі, пов'язані з перекладами чисельних значень фізичних величин, і навіть різних констант з будь-якої однієї, чинної нині системи (СГС, МКГСС, МКС А т. буд.), в іншу.
| Найменування величини | Одиниці виміру; значення у системі СІ | Позначення | |
|---|---|---|---|
| російське | міжнародне | ||
| I. Довжина, маса, об'єм, тиск, температура | |||
| Метр - міра довжини, чисельно рівна довжині міжнародного зразка метра; 1 м = 100 см (1 · 10 2 см) = 1000 мм (1 · 10 3 мм) |
м | m | |
| Сантиметр = 0,01 м (1 · 10 -2 м) = 10 мм | см | cm | |
| Міліметр = 0,001 м (1 · 10 -3 м) = 0,1 см = 1000 мк (1 · 10 3 мк) | мм | mm | |
| Мікрон (мікрометр) = 0,001 мм (1 · 10 -3 мм) = 0, 0001 см (1 · 10 -4 см) = 10 000 |
мк | μ | |
| Ангстрем = однієї десятимільярдної метра (1 · 10 -10 м) або однієї стомільйонної сантиметра (1 · 10 -8 см) | Å | Å | |
| Маса | Кілограм - основна одиниця маси в метричній системі заходів та системі СІ, чисельно рівна масі міжнародного еталона кілограма; 1 кг = 1000 г |
кг | kg |
| Грам = 0,001 кг (1 · 10 -3 кг) |
г | g | |
| Тонна = 1000 кг (1 · 10 3 кг) | т | t | |
| Центнер = 100 кг (1 · 10 2 кг) |
ц | ||
| Карат - позасистемна одиниця маси, чисельно рівна 0,2 г | ct | ||
| Гамма = однією мільйонною грама (1 · 10 -6 г) | γ | ||
| Об `єм | Літр = 1,000028 дм 3 = 1,000028 · 10 -3 м 3 | л | l |
| Тиск | Фізична, або нормальна, атмосфера - тиск, що врівноважується ртутним стовпом заввишки 760 мм при температурі 0°= 1,033 ат= = 1,01·10 -5 н/м 2 =1,01325 бар= 760 тор= 1,033 кг/ 2 |
атм | atm |
| Технічна атмосфера - тиск, що дорівнює 1 кгс/смг = 9,81 · 10 4 н / м 2 = 0,980 655 бар = 0,980 655 · 10 6 дин / см 2 = 0, 968 атм = 735 тор | ат | at | |
| Міліметр ртутного стовпа = 133,32 н/м2 | мм рт. ст. | mm Hg | |
| Тор - найменування позасистемної одиниці виміру тиску, що дорівнює 1 мм рт. ст.; дано на честь італійського вченого Е. Торрічеллі | тор | ||
| Бар - одиниця атмосферного тиску = 1 · 10 5 н / м 2 = 1 · 10 6 дин / см 2 | бар | bar | |
| Тиск (звуку) | Бар-одиниця звукового тиску (в акустиці): бар - 1 дин/см 2; в даний час як одиниця звукового тиску рекомендована одиниця зі значенням 1 н/м 2 = 10 дин/см 2 |
бар | bar |
| Децибел - логарифмічна одиниця виміру рівня надлишкового звукового тиску, рівна 1/10 одиниці виміру надлишкового тиску-біла | дБ | db | |
| Температура | Градус Цельсія; температура в ° К (шкала Кельвіна), дорівнює температурі в ° С (шкала Цельсія) + 273,15 ° С | °С | °С |
| ІІ. Сила, потужність, енергія, робота, кількість теплоти, в'язкість | |||
| Сила | Діна - одиниця сили в системі СГС(см-г-сек.), При якій тілу з масою в 1 г повідомляється прискорення, що дорівнює 1 см/сек 2; 1 дин-1 · 10 -5 н | дін | dyn |
| Кілограм-сила-сила, що повідомляє тілу з масою 1 кг прискорення, що дорівнює 9,81 м/сек 2 ; 1кг = 9,81 н = 9,81 · 10 5 дін | кг, кгс | ||
| Потужність | Кінська сила = 735,5 Вт | л. с. | HP |
| Енергія | Електрон-вольт - енергія, яку набуває електрон при переміщенні в електричному полі у вакуумі між точками з різницею потенціалів 1 в; 1 ев = 1,6 · 10 -19 дж. Допускається застосування кратних одиниць: кілоелектрон-вольт (КЗВ) = 10 3 ев і мегаелектрон-вольт (Мев) = 10 6 ев. У сучасних енергію частинок вимірюють у Бев - мільярдах (мільйонах) ев; 1 Бзв = 10 9 ев |
ев | eV |
| Ерг = 1 · 10 -7 дж; ерг також використовується як одиниця виміру роботи, чисельно рівна роботі, що здійснюється силою в 1 дин на шляху в 1 см | ерг | erg | |
| Робота | Кілограм-сила-метр (кілограмометр) - одиниця роботи, чисельно рівна роботі, яка здійснюється постійною силою в 1 кг при переміщенні точки докладання цієї сили на відстань в 1 м за її напрямом; 1кГм=9,81 дж (одночасно кГм є мірою енергії) | кГм, кгс·м | kGm |
| Кількість теплоти | Калорія - позасистемна одиниця виміру кількості теплоти, що дорівнює кількості теплоти, необхідної для нагрівання 1 г води від 19,5 ° С до 20,5 ° С. 1 кал = 4,187 дж; поширена кратна одиниця кілокалорія (ккал, kcal), що дорівнює 1000 кал | кал | cal |
| В'язкість (динамічна) | Пуаз - одиниця в'язкості у системі одиниць СГС; в'язкість, при якій у шаруватому потоці з градієнтом швидкості, рівним 1 с -1 на 1 см 2 поверхні шару, діє сила в'язкості 1 дин; 1 пз = 0,1 н · сек / м 2 | пз | P |
| В'язкість (кінематична) | Стокс - одиниця кінематичної в'язкості у системі СГС; дорівнює величині в'язкості рідини, що має щільність 1 г/см 3 , що чинить опір силою в 1 дин взаємному переміщенню двох шарів рідини площею 1 см 2 , що знаходяться на відстані 1 см один від одного і переміщуються один щодо одного зі швидкістю 1 см у сік | ст | St |
| ІІІ. Магнітний потік, магнітна індукція, напруженість магнітного поля, індуктивність, електрична ємність | |||
| Магнітний потік | Максвел - одиниця вимірювання магнітного потоку в системі СГС; 1 мкс дорівнює магнітному потоку, що проходить через майданчик в 1 см 2 розташовану перпендикулярно до ліній індукції магнітного поля, при індукції, що дорівнює 1 гс; 1 мкс = 10 -8 вб (вебера) – одиниці магнітного струму в системі СІ | мкс | Mx |
| Магнітна індукція | Гаус - одиниця виміру в системі СГС; 1 гс є індукція такого поля, в якому прямолінійний провідник довжиною 1 см, розташований перпендикулярно вектору поля, відчуває силу в 1 дин, якщо по цьому провіднику протікає струм 3 10 10 одиниць СГС; 1 гс = 1 · 10 -4 тл (тесла) | гс | Gs |
| Напруженість магнітного поля | Ерстед - одиниця напруженості магнітного поля у системі CГC; за один ерстед (1 е) прийнята напруженість у такій точці поля, в якій на 1 електромагнітну одиницю кількості магнетизму діє сила в 1 діну (дин); 1 е=1/4π·10 3 а/м |
е | Oe |
| Індуктивність | Сантиметр – одиниця індуктивності в системі СГС; 1 см = 1 · 10 -9 гн (генрі) | см | cm |
| Електрична ємність | Сантиметр - одиниця ємності у системі СГС = 1·10 -12 ф (фаради) | см | cm |
| IV. Сила світла, світловий потік, яскравість, освітленість | |||
| Сила світла | Свічка - одиниця сили світла, Значення якої приймається таким, щоб яскравість повного випромінювача при температурі затвердіння платини дорівнювала 60 св на 1 см 2 | св | cd |
| Світловий потік | Люмен – одиниця світлового потоку; 1 люмен (лм) випромінюється в межах тілесного кута в 1 стер точковим джерелом світла, що має у всіх напрямках силою світла в 1 св | лм | lm |
| Люмен-секунда - відповідає світловій енергії, що утворюється світловим потоком в 1 лм, що випромінюється або сприймається за 1 сек. | лм·сек | lm·sec | |
| Люмен-година дорівнює 3600 люмен-секундам | лм·ч | lm·h | |
| Яскравість | Стильб-одиниця яскравості у системі СГС; відповідає яскравості плоскої поверхні, 1 см 2 якої дає у напрямку, перпендикулярному до цієї поверхні, силу світла, що дорівнює 1 се; 1 сб = 1 · 10 4 нт (ніт) (одиниця яскравості в системі СІ) | сб | sb |
| Ламберт – позасистемна одиниця яскравості, похідна від стилю; 1 ламберт=1/π ст=3193 нт | |||
| Апостильб = 1/π св/м 2 | |||
| Освітленість | Фот - одиниця освітленості у системі СГСЛ (см-г-сек-лм); 1 фот відповідає освітленості поверхні 1 см 2 рівномірно розподіленим світловим потоком в 1 лм; 1 ф = 1 · 10 4 лк (люкс) | ф | ph |
| V. Інтенсивність радіоактивного випромінювання та дози | |||
| Інтенсивність | Кюрі - основна одиниця виміру інтенсивності радіоактивного випромінювання, кюрі відповідна 3,7 10 10 розпадів в 1 сек. будь-якого радіоактивного ізотопу |
кюрі | C або Cu |
| мілікюрі = 10 -3 кюрі, або 3,7 · 10 7 актів радіоактивного розпаду в 1 сек. | мкюрі | mc або mCu | |
| мікрокюрі = 10 -6 кюрі | мккюрі | μ C або μ Cu | |
| Доза | Рентген - кількість (доза) рентгенових або γ-променів, яке в 0,001293 г повітря (тобто в 1 см 3 сухого повітря при t° 0° і 760 мм рт. ст.) викликає утворення іонів, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака; 1 р викликає утворення 2,08 · 109 пар іонів в 1 см 3 повітря | р | r |
| мілірентген = 10 -3 p | мр | mr | |
| мікрорентген = 10 -6 p | мкр | μr | |
| Радий - одиниця поглиненої дози будь-якого іонізуючого випромінювання дорівнює радий 100 ерг на 1 г опромінюваного середовища; при іонізації повітря рентгеновими або γ-променями 1 р дорівнює 0,88 рад, а при іонізації тканин практично 1 р дорівнює 1 рад | радий | rad | |
| Бер (біологічний еквівалент рентгену) - кількість (доза) будь-якого виду іонізуючих випромінювань, що викликає такий самий біологічний ефект, як і 1 р (або 1 рад) жорстких рентгенових променів. Неоднаковий біологічний ефект при рівній іонізації різними видами випромінювань призвів до необхідності запровадження ще одного поняття: відносної біологічної ефективності випромінювань -ОБЕ; залежність між дозами (Д) та безрозмірним коефіцієнтом (ОБЕ) виражається як Д бер =Д рад ·ОБЕ, де ОБЭ=1 для рентгенових, γ-променів та β-променів та ОБЕ=10 для протонів до 10 Мев, швидких нейтронів та α -Ча стиц природних (за рекомендацією Міжнародного конгресу радіологів у Копенгагені, 1953) | бер, реб | rem | |
Примітка. Кратні та подільні одиниці виміру, за винятком одиниць часу та кута, утворюються шляхом їх множення на відповідний ступінь числа 10, а їх назви приєднуються до найменувань одиниць виміру. Не допускається застосування двох приставок до найменування одиниці. Наприклад, не можна писати мілімікроват (ммквт) або мікромікрофарада (ммф), а необхідно писати нановатт (нвт) або пикофарада (пф). Не слід застосовувати приставок до найменувань таких одиниць, які позначають кратну або дольну одиницю виміру (наприклад, мікрон). Для вираження тривалості процесів та позначення календарних дат подій допускається застосування кратних одиниць часу.
Найважливіші одиниці міжнародної системи одиниць (СІ)
Основні одиниці
(довжина, маса, температура, час, сила електричного струму, сила світла)
| Найменування величини | Позначення | ||
|---|---|---|---|
| російське | міжнародне | ||
| Довжина | Метр - довжина, що дорівнює 1650763,73 довжин хвиль випромінювання у вакуумі, що відповідає переходу між рівнями 2р 10 та 5d 5 криптону 86 * |
м | m |
| Маса | Кілограм - маса, що відповідає масі міжнародного еталона кілограма | кг | kg |
| Час | Секунда – 1/31556925,9747 частина тропічного року (1900)** | сік | S, s |
| Сила електричного струму | Ампер - сила незмінного струму, який, проходячи по двох паралельним прямолінійним провідникам нескінченної довжини і мізерно малого кругового перерізу, розташованим на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би між цими провідниками силу, рівну 2·10 -7 н на кожен метр довжини | а | A |
| Сила світла | Свічка - одиниця сили світла, значення якої приймається таким, щоб яскравість повного (абсолютно чорного) випромінювача при температурі затвердіння платини дорівнювала 60 се на 1 см 2 *** | св | cd |
| Температура (термодинамічна) | Градус Кельвіна (шкала Кельвіна) - одиниця вимірювання температури за термодинамічною температурною шкалою, в якій для температури потрійної точки води **** встановлено значення 273,16° | °К | °K |
** Т. е. секунда дорівнює зазначеній частині інтервалу часу між двома послідовними проходженнями Землею на орбіті навколо Сонця точки, що відповідає весняному рівнодення. Це дає більшу точність у визначенні секунди, ніж її визначення як частини доби, оскільки тривалість доби змінюється.
*** Т. е. за одиницю прийнята сила світла певного еталонного джерела, що випромінює світло при температурі плавлення платини. Колишній міжнародний стандарт свічки становить 1,005 нового стандарту свічки. Таким чином, у межах звичайної практичної точності їх значення можна вважати такими, що збігаються.
**** Потрійна точка - температура танення льоду за наявності над ним насиченої водяної пари.
Додаткові та похідні одиниці
| Найменування величини | Одиниці виміру; їх визначення | Позначення | |
|---|---|---|---|
| російське | міжнародне | ||
| I. Плоский кут, тілесний кут, сила, робота, енергія, кількість теплоти, потужність | |||
| Плоский кут | Радіан - кут між двома радіусами кола, що вирізує на колі рад дугу, довжина якої дорівнює радіусу | радий | rad |
| Тілесний кут | Стерадіан - тілесний кут, вершина якого розташована в центрі сфери стер і який вирізує на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, що дорівнює радіусу сфери | стер | sr |
| Сила | Ньютон-сила, під дією якої тіло з масою в 1 кг набуває прискорення, що дорівнює 1 м/сек 2 | н | N |
| Робота, енергія, кількість теплоти | Джоуль - робота, яку виконує постійна сила, що діє на тіло, в 1 н на шляху в 1 м, пройденому тілом у напрямку дії сили | дж | J |
| Потужність | Ватт - потужність, за якої за 1 сек. відбувається робота в 1 дж | Вт | W |
| ІІ. Кількість електрики, електрична напруга, електричний опір, електрична ємність | |||
| Кількість електрики, електричний заряд | Кулон – кількість електрики, що протікає через поперечний переріз провідника протягом 1 сек. при силі постійного струму 1 а | до | C |
| Електрична напруга, різниця електричних потенціалів, електрорушійна сила (ЕРС) | Вольт - напруга на ділянці електричного ланцюга, при проходженні через який кількості електрики в 1 к відбувається робота в 1 дж | в | V |
| Електричний опір | Ом - опір провідника, за яким при постійній напрузі на кінцях в 1 проходить постійний струм в 1 а | ом | Ω |
| Електрична ємність | Фарада- ємність конденсатора, напруга між обкладками якого змінюється на 1 при зарядці його кількістю електрики в 1 до | ф | F |
| ІІІ. Магнітна індукція, потік магнітної індукції, індуктивність, частота | |||
| Магнітна індукція | Тесла-індукція однорідного магнітного поля, яке на ділянку прямолінійного провідника довжиною в 1 м, поміщеного перпендикулярно до напрямку поля, діє з силою в 1 н при проходженні по провіднику постійного струму в 1 а | тл | T |
| Потік магнітної індукції | Вебер - магнітний потік, створюваний однорідним полем з магнітною індукцією в 1 тл через майданчик в 1 м 2 перпендикулярну напрямку вектора магнітної індукції | вб | Wb |
| Індуктивність | Генрі - індуктивність провідника (котушки), в якому індуктується ЕРС в 1 при зміні струму в ньому на 1 а за 1 сек. | гн | H |
| Частота | Герц – частота періодичного процесу, у якого за 1 сек. відбувається одне коливання (цикл, період) | Гц | Hz |
| IV. Світловий потік, світлова енергія, яскравість, освітленість | |||
| Світловий потік | Люмен - світловий потік, який дає всередині тілесного кута в 1 стер точкове джерело світла в 1 св, що випромінює однаково у всіх напрямках | лм | lm |
| Світлова енергія | Люмен-секунда | лм·сек | lm·s |
| Яскравість | Нит - яскравість площини, що світиться, кожен квадратний метр якої дає в напрямку, перпендикулярному площині, силу світла в 1 св | нт | nt |
| Освітленість | Люкс - освітленість, створювана світловим потоком 1 лм при рівномірному його розподілі на площі 1 м 2 | лк | lx |
| Кількість освітлення | Люкс-секунда | лк·сек | lx·s |
Завантаження...