さまざまな量を決定するためにどのような測定単位が使用されますか? 基本的な物理量とその測定単位

物理的なサイズ物質的な物体、プロセス、物理現象の物理的特性であり、定量的に特徴付けられます。

物理量値この物理量を特徴付ける 1 つ以上の数値で表され、測定単位を示します。

物理量の大きさ物理量の値に現れる数値の値です。

物理量の測定単位。

物理量の測定単位 1 に等しい数値が割り当てられる固定サイズの数量です。 それと同次の物理量を定量的に表現するために使用されます。 物理量の単位系は、特定の量系に基づいた基本単位と派生単位のセットです。

普及している単位系はほんのわずかです。 ほとんどの場合、多くの国ではメートル法が使用されています。

基本単位。

物理量を測定する -他の同様の物理量を単位として比較することを意味します。

物体の長さは長さの単位と比較され、物の質量は重量の単位と比較されます。 しかし、ある研究者が長さをファゾムで測定し、別の研究者がフィートで測定した場合、2 つの値を比較するのは困難になります。 したがって、世界中のすべての物理量は通常、同じ単位で測定されます。 1963 年に、国際単位系 SI (国際単位系 - SI) が採用されました。

単位系の物理量ごとに、対応する測定単位が存在する必要があります。 標準 単位物理的な実装です。

長さの基準は、 メーター- プラチナとイリジウムの合金で作られた特別な形状のロッドに適用される 2 つのストロークの間の距離。

標準 時間は、定期的に繰り返されるプロセスの期間であり、太陽の周りの地球の動きが選択されます。つまり、地球は 1 年に 1 回転します。 ただし、時間の単位は1年ではありません。 ちょっと待って.

ユニットの場合 スピード物体が 1 秒間に 1 メートル移動する等速直線運動の速度を計算します。

面積、体積、長さなどには別の測定単位が使用されます。各単位は、特定の規格を選択するときに決定されます。 ただし、少数の単位だけが主要な単位として選択され、残りは主要な単位によって決定される場合、単位系ははるかに便利です。 たとえば、長さの単位がメートルの場合、面積の単位は平方メートル、体積は立方メートル、速度はメートル/秒などになります。

基本単位国際単位系 (SI) の物理量は、メートル (m)、キログラム (kg)、秒 (s)、アンペア (A)、ケルビン (K)、カンデラ (cd)、およびモル (mol) です。

独自の名前を持つ派生 SI 単位もあります。

そして測定値. 物理量の正確かつ客観的かつ簡単に再現可能な記述を取得するには、測定が使用されます。 測定がなければ、物理量を定量的に特徴付けることはできません。 「低い」または「高い」圧力、「低い」または「高い」温度などの定義は主観的な意見のみを反映しており、参考値との比較は含まれていません。 物理量を測定する場合、物理量には特定の数値が割り当てられます。

測定は以下を使用して実行されます 計測器。最も単純なものから最も複雑なものまで、非常に多くの測定器や装置があります。 たとえば、長さは定規や巻尺で、温度は温度計で、幅はノギスで測定されます。

測定器は、情報の表示方法（表示または記録）、測定方法（直接動作と比較）、測定値の表示形式（アナログとデジタル）などによって分類されます。

以下のパラメータは測定器に一般的です。

測定範囲- 通常動作時（所定の測定精度による）でのデバイスの設計対象となる測定値の値の範囲。

感度閾値- デバイスによって区別される、測定値の最小（しきい値）値。

感度- 測定されたパラメータの値と、それに対応する機器の読み取り値の変化を結び付けます。

正確さ- 測定されたインジケーターの真の値を示すデバイスの機能。

安定性- 校正後、一定時間一定の測定精度を維持するデバイスの能力。

目的と要件に応じて、次の種類の規格が区別されます。

一次標準 –国内で最高の精度で物理量の単位を複製および保存することを保証します（同じ量の他の基準と比較して）。 一次基準は、最新の科学技術の成果を考慮し、国内の測定の均一性を確保するために作成された独自の測定システムです。

特別規格 -必要な精度で一次標準から単位サイズを直接転送することが不可能な特殊な条件下で物理量の単位を再現することを保証し、これらの条件に対する一次標準として機能します。

国の情報源として正式に承認された主要または特別な基準は、州基準と呼ばれます。 州の基準は Gosstandart によって承認されており、それぞれの州の基準が承認されています。 州の基準は、国の中央科学計量研究所によって作成、保存、適用されます。

二次標準 –対応する物理量の一次標準との比較によって得られる物理量の単位の寸法を格納します。 二次基準は、検証作業中にユニットを保管およびサイズを転送するための従属手段を指し、国の一次基準の安全性と最小限の摩耗を保証します。

二次標準は、計量目的に応じて、コピー標準、比較標準、証人標準、作業標準に分類されます。

参考コピー –大量の検証作業の作業標準として物理量の単位のサイズを伝えるように設計されています。 これは、計量​​目的のみを目的とした州の主要標準のコピーですが、必ずしも物理的なコピーであるとは限りません。

比較基準 –何らかの理由で相互に直接比較できない規格を比較するために使用されます。

標準証人 –州基準の安全性と不変性をチェックし、損傷または紛失した場合には交換するように設計されています。 ほとんどの州規格は最も安定した物理現象の利用に基づいて作成されており、したがって破壊されないため、現在はキログラム規格のみが証人規格を持っています。

作業標準 –実用的な測定器を使用して物理量の単位の大きさを伝えるために使用されます。 これは、地域および部門の計量サービスによる検証作業に使用される最も一般的なタイプの標準です。 作業標準は、検証スキームに従って従属する順序を決定するカテゴリに分類されます。

基本的なSI単位の規格です。

標準的な時間単位。 時間の単位である秒は、平均太陽日の 1/86400 と長い間定義されてきました。 その後、地球の地軸の周りの回転は不均一に発生することが発見されました。 次に、時間の単位の定義は、地球が太陽の周りを回転する周期、つまり熱帯年に基づいていました。 次々と続く 2 つの春分点の間の時間間隔。 1 秒の大きさは熱帯年の 1/31556925.9747 として定義されました。 これにより、時間単位の決定精度を1000倍近く高めることができました。 しかし、1967 年、第 13 回度量衡総会は、基底状態の超微細構造のレベル間のエネルギー遷移の共振周波数に対応する、振動が発生する時間間隔として秒の新しい定義を採用しました。外部場による妨害がない場合のセシウム 133 原子の変化。 この定義は、セシウム周波数基準を使用して実装されます。

1972 年に協定世界時システムへの移行が行われました。 1997 年以降、時間および周波数測定器の州一次管理および州検証スキームは、州間標準化規則 PMG18-96「時間および周波数測定器の州間検証スキーム」によって決定されています。

一連の測定器で構成される時間単位の州一次標準では、測定結果の標準偏差が 1 * 10 -14 を超えない時間単位の再現が 3 か月間保証されています。

長さの標準単位。 1889 年に、メートルは X 形断面の金属棒に記された 2 本の線の間の距離に等しいものとして採用されました。 国際および国内のメーター標準はプラチナとイリジウムの合金で作られており、顕著な硬度と耐酸化性が特徴ですが、標準の長さが時間の経過とともに変化しないということは完全には確信が持てませんでした。 さらに、プラチナとイリジウムのライン メーターを相互に比較する際の誤差は + 1.1 * 10 -7 m (+0.11 ミクロン) であり、ラインの幅がかなり広いため、この比較の精度を大幅に高めることはできません。

多くの元素のスペクトル線を研究した結果、クリプトン 86 同位体のオレンジ色の線が長さの単位を最も正確に再現できることがわかりました。 1960 年の第 11 回度量衡総会では、これらの波長におけるメーターのサイズの表現が最も正確な値として採用されました。

クリプトンメーターのおかげで、長さの単位を再現する精度を一桁高めることができました。 しかし、さらなる研究により、安定化レーザーによって生成される単色放射線の真空中の波長に基づいて、より正確なメーター標準を取得することが可能になりました。 メーターを再現するための新しい基準複合体の開発により、メーターの定義は、真空中を光が 1/299792458 秒で進む距離として定義されました。 このメーターの定義は 1985 年に法律で制定されました。

メーターを再現するための新しい標準複合体は、必要な場合の測定精度を向上させることに加えて、プラチナ・イリジウム標準の恒常性を監視することも可能にします。この標準は、現在ではサイズを伝えるために使用される二次標準となっています。作業標準としてのユニット。

標準的な質量単位。メートル法を確立するとき、最高密度の温度 (4 ℃) における 1 立方デシメートルの純水の質量が時間の単位として採用されました。

この期間中、既知の体積の水の質量の正確な測定は、空気と水の中で空の青銅シリンダーの重量を順次測定することによって行われ、その寸法は慎重に測定されました。

これらの計量に基づいて、キログラムの最初の原型は、高さが直径と同じ 39 mm のプラチナの円筒形分銅でした。 メーターのプロトタイプと同様に、保管のためにフランス国立公文書館に移送されました。 19 世紀に、4 ℃ の温度で 1 立方デシメートルの純水の質量を注意深く測定したところ、この質量はアーカイブの原型のキログラムよりもわずかに (約 0.028 g) 小さいことが判明しました。 さらに正確な計量を行う際に元の質量単位の値が変更されないようにするために、1872 年にメートル法プロトタイプに関する国際委員会が設立されました。 質量の単位としてアーカイブの原型キログラムの質量を採用することが決定されました。

プラチナ・イリジウムキログラム標準器の製造では、国際プロトタイプは、アーカイブキログラムプロトタイプの質量との質量の差が最も小さいものとみなされます。

従来の質量単位の原型を採用したため、リットルは立方デシメートルと等しくないことが判明しました。 この偏差の値 (1l=1.000028 dm 3) は、国際原器の質量 1 キログラムと水の 1 立方デシメートルの質量の差に相当します。 1964 年、第 12 回度量衡総会は、1 リットルの体積を 1 dm 3 に相当することを決定しました。

メートル法が確立された当時は質量と重量の概念に明確な区別がなかったため、国際標準のキログラムが重量単位の標準と考えられていたことに注意してください。 しかし、すでに 1889 年の第 1 回度量衡総会でキログラムの国際原器が承認され、キログラムは質量の原器として承認されました。

質量の単位としてのキログラムと力の単位としてのキログラムは、第 3 回度量衡総会 (1901 年) の決定で明確に区別されました。

州の主要な基準と質量変更手段の検証スキームは GOST 8.021 - 84 によって決定されています。州の基準は一連の測定器と測定器で構成されています。

· 国内キログラム原器 - 国際キログラム原器のコピー No. 12。白金イリジウム合金で作られた分銅で、質量単位の大きさを分銅 R1 に伝えることを目的としています。

· 国家キログラム原器 - 国際キログラム原器のコピー第 26 号。これはプラチナとイリジウムの合金で作られた分銅であり、質量単位の大きさの不変性を検証することを目的としており、国家によって複製されています。キログラムの原型 - コピー No. 12、国際計量秤量局での比較中に後者と置き換えられる。

・重りＲ１および白金イリジウム合金で作られ、質量単位のサイズを標準に変換するように設計された重りのセット、すなわちコピー。

・標準スケール。

規格によって再現される公称質量値は 1 kg です。 州の一次標準は、キログラムの国際原器と比較したときの測定結果の標準偏差が 2 * 10 -3 mg を超えない質量単位の再現を保証します。

質量標準を比較するために使用される標準秤は、計量範囲が 2*10 -3 ... 1 kg で、秤上の観察結果の標準偏差は 5 * 10 -4 ... 3 * 10 です。 -2mg。

物理量- これは、合意により 1 に等しい数値が割り当てられる物理量です。

これらの表は、国際単位系 (SI) で採用されている基本および派生物理量とその単位を示しています。

SI系における物理量の対応

基本量

導出量

トピック: 数量とその測定値

目標：量とその測定の概念を教えてください。 数量単位系の発展の歴史を紹介します。 未就学児が慣れ親しむ量に関する知識をまとめます。

プラン：

量の概念とその性質。 量を測定するという概念。 量の単位系の発展の歴史から。 国際単位系。 幼児が慣れ親しむ量とその特徴。

1. 量の概念とその性質

量は、古代に生まれ、長期的な発展の過程で多くの一般化を経た基本的な数学的概念の 1 つです。

サイズの最初のアイデアは、感覚の基礎の作成、オブジェクトのサイズに関するアイデアの形成、つまり長さ、幅、高さを表示して名前を付けることに関連しています。

量とは、周囲の世界の実際の物体または現象の特別な特性を指します。 物体のサイズはその相対的な特徴であり、個々の部分の範囲を強調し、均質な部分の中でのその位置を決定します。

数値のみで特徴づけられる量を「量」といいます。 スカラー(長さ、質量、時間、体積、面積など)。 スカラー量に加えて、数学では次のことも考慮します。 ベクトル量、これらは数だけでなく方向（力、加速度、電界の強さなど）によっても特徴付けられます。

スカラー量は次のようになります。 同種のまたは 異質な。同次量は、特定の集合のオブジェクトの同じ性質を表します。 不均一な量は、物体のさまざまな特性 (長さと面積) を表現します。

スカラー量の特性:

§ 同じ種類の 2 つの量は比較可能であり、それらが等しいか、一方が他方より小さい (大きい) かのどちらかです。 4t5ts…4t50kgÞ 4t5ts=4t500kg Þ 500kg>50kg であるため、4t500kg>4t50kg、つまり

4t5ts >4t 50kg;

§ 同じ種類の数量を加算でき、結果は同じ種類の数量になります。

2km921m+17km387m→ 2km921m=2921m、17km387m=17387m → 17387m+2921m=20308m; 手段

2km921m+17km387m=20km308m

§ 数量に実数を乗算すると、同じ種類の数量が得られます。

12m24cm× 9 Þ 12m24m=1224cm、1224cm×9=110m16cmということになります。

12m24cm× 9=110m16cm;

4kg283g～2kg605g→ 4kg283g=4283g、2kg605g=2605g → 4283g-2605g=1678g、つまり

4kg283g～2kg605g=1kg678g;

§ 同じ種類の数量を分割すると、実数が得られます。

8時間25分: 5 Þ 8時間25分=8×60分+25分=480分+25分=505分、505分 : 5=101分、101分=1時間41分、つまり 8時間25分: 5=1時間41分.

大きさは物体の特性であり、視覚、触覚、運動などのさまざまな分析装置によって認識されます。 この場合、ほとんどの場合、値は視覚モーター、触覚モーターなどの複数のアナライザーによって同時に認識されます。

大きさの認識は次の要素によって決まります。

§ 物体が知覚される距離。

§ 比較されるオブジェクトのサイズ。

§ 空間内の位置。

量の基本的な性質:

§ 比較可能性– 値の決定は、比較に基づいてのみ可能です (直接または特定の画像との比較による)。

§ 相対性理論– サイズの特性は相対的なものであり、比較対象として選択されたオブジェクトに依存します。同じオブジェクトは、比較されるオブジェクトのサイズに応じて、大きいか小さいと定義できます。 たとえば、ウサギはクマより小さいですが、ネズミよりは大きいです。

§ 変動性– 量の変動性は、数値を加算、減算、乗算できるという事実によって特徴付けられます。

§ 測定可能性– 測定により、数値を比較することで量を特徴付けることができます。

2. 数量測定の概念

あらゆる種類の数量を測定する必要性と、物体を数える必要性は、人類文明の黎明期に人間の実際的な活動の中で生じました。 セットの数を決定するのと同じように、人々は異なるセット、異なる均質な量を比較し、まず比較した量のどちらが大きいか小さいかを判断しました。 これらの比較はまだ測定されていません。 その後、値を比較する手順が改善されました。 1 つの値を基準とし、同じ種類の他の値を基準と比較しました。 人々が数字とその性質、大きさについての知識を獲得すると、数字の 1 が標準に割り当てられ、この標準が測定単位と呼ばれるようになりました。 測定の目的はより具体的になり、評価することになりました。 測定数量に含まれるユニット数。 測定結果が数値として表現されるようになりました。

測定の本質は、測定対象を定量的に分割し、採用された尺度に関連して特定の対象の価値を確立することです。 測定操作を通じて、測定された量と、事前に選択された測定単位、スケール、または標準との間で、物体の数値的関係が確立されます。

測定には 2 つの論理演算が含まれます。

1 つ目は分離のプロセスです。これにより、子供は全体が部分に分割できることを理解できるようになります。

2 つ目は、個々の部分 (小節数で表される) を接続することで構成される置換操作です。

測定作業は非常に複雑です。 それには、特定の知識、特定のスキル、一般に受け入れられている測定システムの知識、および測定器の使用が必要です。

従来の尺度を使用して未就学児の測定活動を開発する過程で、子供たちは次のことを理解する必要があります。

§ 測定により、量の正確な定量的特性が得られます。

§ 測定には適切な標準を選択する必要があります。

§ 測定回数は測定される量に依存します（量が大きいほど数値も大きくなり、その逆も同様です）。

§ 測定結果は選択した測定値によって異なります (測定値が大きいほど数値は小さくなり、その逆も同様です)。

§ 数量を比較するには、同じ基準で測定する必要があります。

3. 数量単位系の発展の歴史から

人類は、さまざまな量を測定し、できるだけ正確に測定する必要性を長い間認識してきました。 正確な測定の基礎は、便利で明確に定義された量の単位と、これらの単位の正確に再現可能な標準 (サンプル) です。 また、基準の精度はその国の科学、技術、産業の発展レベルを反映しており、その国の科学的および技術的可能性を物語っています。

量の単位の発展の歴史においては、いくつかの時期に区別することができます。

最も古い時代は、長さの単位が人体の各部分の名前と同一視された時代です。 したがって、パーム（親指を除いた指4本の幅）、キュビット（肘の長さ）、フィート（足の長さ）、インチ（親指の関節の長さ）などになります。この期間の面積の単位は、井戸（1 つの井戸から水を供給できる面積）、プラウまたはプラウ（プラウまたはプラウによって 1 日に処理される平均面積）などでした。

XIV-XVI世紀。 貿易の発展に関連して、いわゆる客観的な数量測定単位が登場します。 たとえばイギリスでは、1 インチ (大麦粒 3 粒を並べた長さ)、1 フィート (大麦粒 64 粒を並べた幅) です。

グラン（穀物の重さ）とカラット（ある種の豆の種子の重さ）が質量の単位として導入されました。

量の単位の開発における次の段階は、相互に接続された単位の導入です。 たとえばロシアでは、マイル、ベルスト、ファゾム、アルシンという長さの単位がありました。 3 アルシンは 1 ファゾム、500 ファゾムは 1 ベルスト、7 ベルストは 1 マイルでした。

ただし、量の単位間の関係は恣意的であり、個々の州だけでなく、同じ州内の個々の領域でも長さ、面積、質量の独自の尺度が使用されていました。 特に不一致が見られたのはフランスで、各封建領主は自分の所有物の範囲内で独自の措置を確立する権利を持っていた。 このような多様な量単位は生産の発展を妨げ、科学の進歩と貿易関係の発展を妨げました。

後に国際システムの基礎となる新しい単位系は、18 世紀末のフランス革命時代にフランスで創設されました。 このシステムにおける長さの基本単位は次のとおりです。 メーター- パリを通過する地球の子午線の長さの 4,000 万分の 1。

メーターの他に以下のユニットが設置されていました。

§ あーる- 一辺の長さが10メートルの正方形の面積;

§ リットル- 液体およびバルク固体の体積と容量。一辺の長さが 0.1 m の立方体の体積に等しい。

§ グラム- 一辺の長さが 0.01 m の立方体の体積を占める純水の質量。

10 進数の倍数と約数も導入され、接頭辞を使用して形成されました: ミリア (104)、キロ (103)、ヘクト (102)、デカ (101)、デシ、センチ、ミリ

質量の単位であるキログラムは、温度 4 °C における水 1 dm3 の質量として定義されました。

すべての量の単位が長さのメートルの単位と密接に関連していることが判明したため、新しい量体系は次のように呼ばれました。 メートル法.

受け入れられている定義に従って、メートルとキログラムのプラチナ標準が作成されました。

§ メーターは、端にストロークが適用された定規によって表されました。

§ キログラム - 円筒形の分銅。

これらの規格は保管のためにフランス国立公文書館に移管されたため、「アーカイブ メーター」および「アーカイブ キログラム」という名前が付けられました。

メートル法の測定システムの作成は、科学上の偉大な成果でした。歴史上初めて、自然から採取されたモデルに基づいて、10 進数システムと密接に関連した一貫したシステムを形成する測定方法が登場しました。

しかし、すぐにこのシステムに変更を加える必要がありました。

子午線の長さは十分に正確に決定されていないことが判明しました。 さらに、科学技術が発展するにつれて、この量の値はより正確になることが明らかになりました。 したがって、自然から採取された長さの単位は放棄されなければなりませんでした。 メートルはアーカイブ メーターの両端にマークされたストローク間の距離、キログラムは標準アーカイブ キログラムの質量と考えられるようになりました。

ロシアでは、1899 年に特別法が採択されてから、メートル法がロシアの国家基準と同等に使用され始めました。この法律の草案は、優れたロシアの科学者によって作成されました。 ソビエト国家の特別法令により、最初は RSSFR (1918 年)、次にソ連全土 (1925 年) でメートル法への移行が合法化されました。

4. 国際単位系

国際単位系 (SI)科学、技術、国家経済、教育のあらゆる分野に適用される単一の普遍的で実践的な単位システムです。 このような世界中で統一された単位系の必要性が大きかったため、短期間で広く国際的に認知され、世界中に普及しました。

このシステムには 7 つの基本単位 (メートル、キログラム、秒、アンペア、ケルビン、モル、カンデラ) と 2 つの追加単位 (ラジアンとステラジアン) があります。

知られているように、長さの単位であるメートルと質量の単位であるキログラムもメートル法に含まれていました。 新しいシステムに入ったとき、彼らはどのような変化を経験しましたか？ メートルの新しい定義が導入されました。これは、平面電磁波が真空中を秒単位で伝わる距離と見なされます。 メーターのこの定義への移行は、測定精度に対する要件の増大と、自然界に存在し、いかなる条件下でも変わらない大きさの単位を求める要望によって引き起こされています。

質量のキログラム単位の定義は変更されておらず、キログラムは 1889 年に製造されたプラチナとイリジウムの合金シリンダーの質量です。 この規格はセーヴル (フランス) にある国際度量衡局に保管されています。

国際システムの 3 番目の基本単位は時間単位、つまり 2 番目です。 彼女は1メートルよりもはるかに年上です。

1960 年以前は、秒は 0 " style="border-collapse:collapse;border:none"> と定義されていました。

接頭辞名

プレフィックス指定

要素

接頭辞名

プレフィックス指定

要素

たとえば、キロメートルは単位の倍数であり、1 km = 103×1 m = 1000 mです。

ミリメートルは約数単位で、1 mm = 10-3 × 1 m = 0.001 mです。

一般に、長さの複数の単位はキロメートル (km)、サブ単位はセンチメートル (cm)、ミリメートル (mm)、マイクロメートル (µm)、ナノメートル (nm) です。 質量の倍単位はメガグラム (Mg)、サブ単位はグラム (g)、ミリグラム (mg)、マイクログラム (mcg) です。 時間の倍単位はキロ秒 (ks)、サブ単位はミリ秒 (ms)、マイクロ秒 (µs)、ナノ秒 (not) です。

5. 幼児が親しみやすい量とその特徴

幼児教育の目標は、子供たちに物体の特性を紹介し、それらを区別することを教え、一般に量と呼ばれるそれらの特性を強調し、中間尺度と量を測定する原理を介した測定の概念自体を子供たちに紹介することです。 。

長さ- これはオブジェクトの直線寸法の特性です。 初等数学の概念を形成する就学前の方法では、「長さ」と「幅」を物体の 2 つの異なる性質として考えるのが通例です。 ただし、学校では、平面図形の両方の直線寸法を「辺の長さ」と呼ぶことが多く、3 次元の体積を扱う場合には同じ名前が使用されます。

あらゆるオブジェクトの長さを比較できます。

§ 約;

§ アプリケーションまたはオーバーレイ (組み合わせ)。

この場合、「ある長さが別の長さよりどのくらい大きい（小さい）か」をおおよそまたは正確に判断することが常に可能です。

重さ計量によって測定される物体の物理的特性です。 物体の質量と重量を区別する必要があります。 というコンセプトで アイテムの重量重さは質量と重力加速度の積であるため、子供たちは 7 年生で物理コースに参加します。 大人が日常生活で許可している用語の不正確さは、子供を混乱させることがよくあります。なぜなら、私たちは何も考えずに「物の重さは 4 kg です」と言うことがあるためです。 「重さ」という言葉自体が、スピーチで「重さ」という言葉を使用することを奨励します。 ただし、物理学では、これらの量は異なります。物体の質量は常に一定です。これは物体自体の特性であり、引力 (自由落下の加速度) が変化すると、その重量も変化します。

お子様が誤った用語を学習して小学校に入学してから混乱するのを防ぐために、常に次のように言う必要があります。 物体の質量.

重さを量ることに加えて、質量は手の推定値（「重さの感覚」）によってほぼ決定できます。 ミサは、未就学児とのクラスを組織するための方法論的な観点からすると難しいカテゴリーです。目で見て、応用で比較したり、中間的な尺度で測定したりすることはできません。 しかし、どんな人にも「素朴な感覚」があり、それを使用すると、子供にとって役立つ多くのタスクを構築し、質量の概念の意味を理解することができます。

質量の基本単位 – キログラム。この基本単位から、グラム、トンなどの他の質量単位が形成されます。

四角- これは図形の定量的な特性であり、平面上の寸法を示します。 通常、面積は平らに閉じた図形に対して決定されます。 面積を測定するには、指定された図に (隙間なく) しっかりと収まる任意の平面形状を中間の尺度として使用できます。 小学校で子供たちに紹介されるのは、 パレット -同じサイズの正方形のグリッドが適用された透明なプラスチック片 (通常はサイズ 1 cm2)。 平らな図形の上にパレットを置くと、その中に収まる正方形のおおよその数を数えてその面積を求めることができます。

就学前の年齢では、子供たちは、この用語に名前を付けずに、物体を重ね合わせたり、テーブルや地面上でそれらが占める空間を視覚的に比較したりして、物体の面積を比較します。 面積は、面積を比較して均等化するためのさまざまな生産的な演習を組織化し、中間尺度を定めて均等構成のためのタスク システムを通じて面積を決定することができるため、方法論的な観点からすると便利な量です。 例えば：

1) 重ね合わせ法による図形の面積の比較:

三角形の面積は円の面積より小さく、円の面積は三角形の面積より大きい。

2) 等しい正方形の数による図形の面積の比較 (またはその他の測定値)。

図形は 4 つの等しい正方形で構成されているため、すべての図形の面積は等しくなります。

このような作業を行うと、子供たちは間接的にいくつかのことを知るようになります。 エリアのプロパティ:

§ 平面上の位置が変わっても、図形の面積は変わりません。

§ オブジェクトの一部は常に全体よりも小さくなります。

§ 全体の面積は、その構成部分の面積の合計に等しい。

これらの課題は、子どもたちの中に「地域」という概念も形成します。 小節数幾何学的図形の中に含まれています。

容量- これは液体対策の特徴です。 学校では、1年生の1授業中に散発的に能力検査が行われます。 子供たちは、後で問題を解決するときにこの尺度の名前を使用するために、容量の尺度であるリットルを紹介されます。 伝統的に、小学校では容量は体積の概念と関連付けられません。

時間- これはプロセスの継続時間です。 時間の概念は、長さと質量の概念よりも複雑です。 日常生活において、時間はある出来事と別の出来事を分けるものです。 数学と物理学では、時間間隔には長さ、面積、質量の特性と同様の特性があるため、時間はスカラー量と見なされます。

§ 期間を比較できます。 たとえば、歩行者は自転車よりも同じ道でより多くの時間を費やします。

§ 期間はまとめて追加できます。 したがって、大学での講義は学校での 2 回の授業と同じ時間かかります。

§ 時間間隔が測定されます。 しかし、時間を測定するプロセスは、長さを測定するプロセスとは異なります。 長さを測定するには、定規を繰り返し使用し、点から点へと動かします。 時間を単位として利用できるのは1回のみです。 したがって、時間の単位は、定期的に繰り返されるプロセスである必要があります。 国際単位系におけるこのような単位は次のように呼ばれます。 2番。 2 番目と併せて、他のものも使用されます。 時間の単位: 分、時、日、年、週、月、世紀。年や日などの単位は自然から取られたものであり、時、分、秒は人間が発明したものです。

1年は地球が太陽の周りを一周するのにかかる時間です。 1 日は地球が地軸の周りを回転する時間です。 1年は約365日で構成されています。 しかし、人の一生は丸一日で構成されています。 したがって、毎年 6 時間を追加する代わりに、4 年ごとに丸 1 日を追加します。 今年は 366 日で構成されており、閏年と呼ばれます。

このような年が切り替わる暦は紀元前 46 年に導入されました。 e. ローマ皇帝ジュリアス・シーザーは、当時存在していた非常に混乱した暦を合理化するために。 新しい暦がユリウス暦と呼ばれるのはそのためです。 それによると、新年は 1 月 1 日に始まり、12 か月で構成されます。 また、バビロニアの天文学者によって発明された、1週間などの時間の単位も保存されました。

時間は物理的な意味と哲学的な意味の両方を一掃します。 時間の感覚は主観的なものであるため、他の数量と同様に、感覚に頼って評価したり比較したりすることは困難です。 この点に関して、子供たちは学校でほぼすぐに、人間の感覚とは無関係に、客観的に時間を測定する器具に慣れ始めます。

最初に「時間」の概念を導入するときは、矢印の付いた時計や電子時計よりも砂時計を使用する方がはるかに便利です。子供は砂が流れ込むのを見て「時間の経過」を観察できるからです。 砂時計は、時間を測る際の中間尺度としても便利です (実際、砂時計はまさにそのために発明されました)。

「時間」という量を扱うことは、時間は子供の感覚系によって直接認識されないプロセスであるという事実によって複雑になります。つまり、質量や長さと異なり、触れたり見ることはできません。 このプロセスは、他のプロセスの期間と比較して、間接的に人によって知覚されます。 同時に、空を横切る太陽の軌跡、時計の針の動きなど、比較の通常の固定観念は、原則として、この年齢の子供が実際にそれらを追跡するには長すぎます。

この点で、「時間」は幼稚園の算数指導でも小学校でも最も難しいテーマの一つです。

時間についての最初の概念は、季節の変化、昼と夜の変化など、就学前に形成され、子供たちは昨日、今日、明日、明後日という一連の概念に慣れるようになります。

学校が始まるまでに、子供たちは、プロセスの期間を考慮することに関連した実践的な活動の結果として、時間についての考えを発展させます。その日の日常的な瞬間を実行する、天気カレンダーを管理する、曜日とその順序に慣れるなどです。 、幼稚園の訪問に関連して、子供たちは時計に慣れ、時計に合わせて方向を確認します。 子供たちに年、月、週、日などの時間の単位を紹介して、時間と分とその期間の概念を他のプロセスと比較して明確にすることはかなり可能です。 時間を測る道具はカレンダーと時計です。

スピード- これは、単位時間当たりに身体が移動する経路です。

速度は物理量であり、その名前には長さの単位と時間の単位という 2 つの量が含まれています: 3 km/h、45 m/min、20 cm/s、8 m/s など。

速度は経路と時間の比率であり、それを描写したり見ることは不可能であるため、子供に速度の視覚的なアイデアを与えることは非常に困難です。 したがって、速度について知るときは、通常、物体の等距離移動の時間、または同じ時間内に物体が移動する距離を比較することに目を向けます。

名前付き数字は、量の測定単位の名前が付いた数字です。 学校で問題を解くときは、算術演算を実行する必要があります。 未就学児は、スクール 2000 プログラム (「1 つはステップ、2 はステップ...」) と「レインボー」で名前付きの数字を紹介されます。 School 2000 プログラムでは、これらは次の形式のタスクです。「間違いを見つけて修正する: 5 cm + 2 cm - 4 cm = 1 cm、7 kg + 1 kg - 5 kg = 4 kg」。 Rainbow プログラムでは、これらは同じ種類のタスクですが、「名前を付ける」とは、数量の尺度の名前だけではなく、数値を含む任意の名前を意味します。たとえば、2 頭の牛 + 3 頭の犬 + + 4 頭の馬 = 9動物。

次の方法で、名前付きの数値を使用した演算を数学的に実行できます。名前付きの数値の数値コンポーネントを使用して演算を実行し、答えを書くときに名前を追加します。 この方法では、アクション コンポーネント内の単一名のルールに準拠する必要があります。 この方法は普遍的です。 小学校では、この方法は、数字という名前の複合物を使って動作を実行するときにも使用されます。 たとえば、2 m 30 cm + 4 m 5 cm を追加するには、子供たちは複合名前付き数値を同じ名前の数値に置き換えてアクションを実行します: 230 cm + 405 cm = 635 cm = 6 m 35 cm または数値コンポーネントを追加します。同じ名前: 2 m + 4 m = 6 m、30 cm + 5 cm = 35 cm、6 m + 35 cm = 6 m 35 cm。

これらのメソッドは、あらゆる種類の数値の算術演算を実行するときに使用されます。

いくつかの量の単位

原理的には、さまざまな単位系を多数想像することができますが、広く使用されているものはほんのわずかです。 メートル法は世界中で科学的および技術的な測定に使用されており、ほとんどの国で産業や日常生活でも使用されています。

基本単位。

単位系では、測定された物理量ごとに、対応する測定単位が存在する必要があります。 したがって、長さ、面積、体積、速度などには別の測定単位が必要であり、そのような各単位はいずれかの規格を選択することで決定できます。 しかし、単位系では、いくつかの単位だけが主要な単位として選択され、残りは主要な単位によって決定される場合、はるかに便利であることがわかります。 したがって、長さの単位がメートルであり、その標準が国家計量局に保管されている場合、面積の単位は平方メートル、体積の単位は立方メートル、速度の単位はメートル毎秒など

このような単位系の便利な点は (特に、他の人よりも測定を頻繁に扱う科学者やエンジニアにとって)、システムの基本単位と派生単位の間の数学的関係が単純になることです。 この場合、速度の単位は単位時間あたりの距離（長さ）の単位、加速度の単位は単位時間あたりの速度の変化の単位、力の単位は単位質量あたりの加速度の単位です。 、など。 数学的表記では次のようになります。 v = 私/t, ある = v/t, F = ママ = ミリリットル/t 2. 提示された式は、考慮中の量の「次元」を示し、単位間の関係を確立します。 (同様の式を使用して、圧力や電流などの量の単位を決定できます。) このような関係は一般的な性質のものであり、長さがどのような単位 (メートル、フィート、またはアルシン) で測定されているか、およびどの単位が選択されているかに関係なく有効です。他の量。

テクノロジーでは、機械量の基本測定単位は、通常、質量の単位ではなく、力の単位として解釈されます。 したがって、物理学の研究で最も一般的に使用されるシステムで金属シリンダーが質量の基準として使用される場合、技術システムでは、金属シリンダーはそれに作用する重力と釣り合う力の基準と見なされます。 しかし、重力は地球の表面上の異なる点で同じではないため、基準を正確に実装するには位置の指定が必要です。 歴史的には、この場所は海面、緯度 45 度でした。 現在、このような基準は、指定されたシリンダーに一定の加速を与えるために必要な力として定義されています。 確かに、技術分野では、重力の変動に注意を払う必要があるほど測定は通常それほど高い精度で実行されません（測定器の校正について話していない場合）。

質量、力、重量の概念をめぐっては多くの混乱があります。 実際には、これら 3 つの量すべてに同じ名前の単位が存在します。 質量は物体の慣性特性であり、外力によって物体を静止状態または等速直線運動から取り除くことがいかに難しいかを示します。 力の単位は、質量単位に作用し、その速度を単位時間あたり 1 単位の速度で変化させる力です。

すべての体は互いに引き合います。 したがって、地球の近くにある物体はすべて地球に引き寄せられます。 言い換えれば、地球は体に作用する重力を生み出します。 この力は重量と呼ばれます。 上で述べたように、重力は、重力の引力と地球の回転の現れ方の違いにより、地球の表面上の異なる点や海抜高度で同じではありません。 ただし、所定量の物質の総質量は変わりません。 それは星間空間でも地球上のどの地点でも同じです。

正確な実験により、さまざまな物体に作用する重力 (つまり、その重量) がその質量に比例することが示されました。 その結果、質量をスケール上で比較することができ、ある場所で同じであることが判明した質量は、他の場所でも同じになります（置換された空気の影響を排除するために真空中で比較が実行された場合）。 重力と伸張したバネの力のバランスをとりながら、バネ秤で特定の物体の重量を量る場合、重量の測定結果は測定場所によって異なります。 したがって、バネ秤が質量を正確に示すように、新しい位置ごとにバネ秤を調整する必要があります。 計量手順自体の単純さは、標準質量に作用する重力が技術上の独立した測定単位として採用された理由です。 熱。

メートル法単位系。

メートル法は国際十進単位系の一般名で、その基本単位はメートルとキログラムです。 細部に違いはありますが、システムの要素は世界中で同じです。

話。

メートル法は、1791 年と 1795 年にフランス国民議会で採択された規則から生まれ、メートルを北極から赤道までの地球の子午線の部分の 1,000 万分の 1 として定義しました。

1837 年 7 月 4 日に発布された法令により、フランスのすべての商取引でメートル法を使用することが義務付けられると宣言されました。 これは他のヨーロッパ諸国の地方および国家システムを徐々に置き換え、英国と米国でも法的に受け入れられるようになりました。 1875 年 5 月 20 日に 17 か国が署名した協定により、メートル法を維持し改善することを目的とした国際組織が創設されました。

メートル法を地球の子午線の 4 分の 1 の 1,000 万分の 1 として定義することによって、メートル法の作成者がシステムの不変性と正確な再現性を達成しようとしたことは明らかです。 彼らはグラムを質量の単位として採用し、最大密度の水の 100 万分の 1 立方メートルの質量として定義しました。 布地が 1 メートル売れるたびに地球の子午線の 4 分の 1 の測地測定を実行したり、市場でジャガイモが入ったバスケットと適切な量の水のバランスをとったりするのはあまり便利ではないため、金属標準が作成されました。これらの理想的な定義を極めて高い精度で実現します。

金属の長さの標準を相互に比較できることがすぐに明らかになり、そのような標準を地球の子午線の 4 分の 1 と比較する場合よりも誤差がはるかに少なくなります。 さらに、金属質量標準を相互に比較する精度は、そのような標準を対応する体積の水の質量と比較する精度よりもはるかに高いことが明らかになりました。

この点に関して、国際メートル委員会は 1872 年に、パリに保管されている「アーカイブ」メートルを「そのまま」長さの標準として受け入れることを決定しました。 同様に、委員会のメンバーは、「重量の単位と体積の単位との間のメートル法作成者によって確立された単純な関係が既存のキログラムによって表されることを考慮して」アーカイブされたプラチナ・イリジウム・キログラムを質量の標準として受け入れました。産業や商業における通常の応用には十分な精度があり、正確な科学にはこの種の単純な数値関係は必要ありませんが、この関係の非常に完璧な定義が必要です。」 1875 年、世界中の多くの国が計量協定に署名し、この協定により、国際度量衡局および度量衡総会を通じて世界の科学界のために計量基準を調整する手順が確立されました。

新しい国際組織はただちに長さと質量に関する国際標準の開発を開始し、そのコピーをすべての参加国に送信しました。

長さと質量の標準、国際プロトタイプ。

長さと質量の標準であるメートルとキログラムの国際原型は、パリ郊外のセーヴルにある国際度量衡局に寄託されました。 メーター規格はイリジウムを10％含むプラチナ合金製の定規で、断面を特殊なX形状にすることで最小限の金属量で曲げ剛性を高めた。 このような定規の溝には縦方向の平らな表面があり、メートルは、標準温度0℃で、定規の両端に適用される2つのストロークの中心間の距離として定義されました。 円柱の質量同じプラチナで作られたキログラム合金の国際原器は、標準メートルと同じで、高さと直径は約 3.9 cm で、海面での 1 kg に相当します。北緯 45 度は、キログラム力と呼ばれることもあります。 したがって、絶対単位系の質量の標準として、または基本単位の 1 つが力の単位である技術単位系の力の標準として使用できます。

国際的なプロトタイプは、同時に製造された多数の同一規格から選択されました。 このバッチの他の規格は国家プロトタイプ (国家一次規格) としてすべての参加国に転送され、国際規格との比較のために定期的に国際事務局に返還されます。 それ以来さまざまな時点で行われた比較では、測定精度の限界を超える（国際標準からの）逸脱は示されていないことが示されています。

国際SIシステム。

メートル法は、19 世紀の科学者に非常に好意的に受け入れられました。 その理由の 1 つは、それが国際単位系として提案されたためであり、その単位が理論的に独立して再現可能であると想定されていたためであり、また、その単純さのためでもあります。 科学者は、物理学の基本法則に基づいて、これらの単位を長さと質量のメートル単位に関連付けて、扱うさまざまな物理量の新しい単位の開発を開始しました。 後者は、以前はさまざまな量の無関係な単位が使用されていたさまざまなヨーロッパ諸国をますます征服しました。

メートル単位系を採用したすべての国は、メートル単位の基準がほぼ同じでしたが、国や分野が異なると派生単位にさまざまな差異が生じました。 電気と磁気の分野では、派生単位の 2 つの別々のシステムが出現しました。1 つは 2 つの電荷が相互に作用する力に基づく静電気で、もう 1 つは仮想の 2 つの磁極の間の相互作用の力に基づく電磁です。

いわゆるシステムの出現により、状況はさらに複雑になりました。 19世紀半ばに導入された実用的な電気ユニット。 急速に発展する有線電信技術の需要を満たすために、英国科学振興協会によって設立されました。 このような実際の単位は、上記の両方のシステムの単位とは一致しませんが、電磁システムの単位とは 10 の整数乗に等しい係数だけ異なります。

したがって、電圧、電流、抵抗などの一般的な電気量については、許容される測定単位の選択肢がいくつかあり、科学者、技術者、教師はそれぞれ、これらの選択肢のうちどれを使用するのが最適かを自分で決定する必要がありました。 19 世紀後半から 20 世紀前半の電気工学の発展に関連して。 実用的な単位がますます使用され、最終的にはこの分野を支配するようになりました。

20世紀初頭のこのような混乱を解消するために。 長さと質量のメートル単位に基づいて、実用的な電気単位と対応する機械単位を組み合わせて、ある種の一貫したシステムを構築するという提案が提出されました。 1960 年、第 11 回度量衡総会は統一国際単位系 (SI) を採用し、この単位系の基本単位を定義し、「将来追加される可能性のある他の単位を損なうことなく、特定の派生単位の使用を規定しました」 」 このようにして、歴史上初めて、国際的に一貫した単位系が国際合意によって採用されました。 現在では、世界のほとんどの国で法的な測定単位システムとして受け入れられています。

国際単位系 (SI) は、長さ、時間、力などの物理量に対して唯一の測定単位を提供する調和された単位系です。 一部の単位には特別な名前が付けられています。例としては圧力パスカルの単位がありますが、他の単位の名前は、速度の単位であるメートル/秒など、その単位の名前から派生しています。 基本単位と追加の 2 つの幾何学的単位を表に示します。 1. 特別な名称が採用されている派生単位を表に示します。 2. すべての派生機械単位の中で最も重要なものは、力の単位であるニュートン、エネルギーの単位であるジュール、および電力の単位であるワットです。 ニュートンは、1 キログラムの質量に 1 秒あたり 1 メートルの加速度を与える力として定義されます。 ジュールは、1 ニュートンに等しい力の作用点が力の方向に 1 メートルの距離を移動するときに行われる仕事に等しい。 ワットは、1 秒間に 1 ジュールの仕事が行われる電力です。 電気ユニットおよびその他の派生ユニットについては以下で説明します。 メジャー単位とマイナー単位の正式な定義は次のとおりです。

1 メートルは、真空中で光が 1/299,792,458 秒で進む経路の長さです。 この定義は 1983 年 10 月に採用されました。

1 キログラムは国際キログラム原器の質量に等しい。

2 つ目は、セシウム 133 原子の基底状態の超微細構造の 2 つのレベル間の遷移に対応する 9,192,631,770 周期の放射線振動の継続時間です。

ケルビンは、水の三重点の熱力学温度の 1/273.16 に等しくなります。

1 モルは、重さ 0.012 kg の炭素 12 同位体の原子と同じ数の構造元素を含む物質の量に等しい。

ラジアンは、円の 2 つの半径間の平面角度であり、その間の円弧の長さは半径に等しくなります。

ステラジアンは、球の中心に頂点がある立体角に等しく、球の半径に等しい一辺を持つ正方形の面積に等しい面積をその表面に切り出します。

10 進数の倍数と約数を形成するには、表に示すように、いくつかの接頭辞と因数が規定されています。 3.

したがって、キロメートル (km) は 1000 m、ミリメートルは 0.001 m です (これらの接頭辞は、キロワット、ミリアンペアなどのすべての単位に適用されます)。

もともとは基本単位の 1 つがグラムであることが意図されており、これが質量単位の名前に反映されていますが、現在では基本単位はキログラムです。 メガグラムという名前の代わりに「トン」という言葉が使用されています。 可視光や赤外光の波長の測定などの物理分野では、100 万分の 1 メートル (マイクロメートル) がよく使用されます。 分光法では、波長はオングストローム (Å) で表されることがよくあります。 オングストロームはナノメートルの 10 分の 1 に相当します。 X 線などの短波長の放射線の場合、科学出版物ではピコメートルと X 単位の使用が許可されています (1 X 単位 = 10 –13 m)。 1000立方センチメートル（1立方デシメートル）に等しい体積は、リットル（L）と呼ばれます。

質量、長さ、時間。

キログラムを除くすべての基本的な SI 単位は、現在、不変で高精度に再現可能であると考えられる物理定数または現象に関して定義されています。 キログラムについては、各種質量標準と国際キログラム原器とを比較する手順ほどの再現性で実現する方法はまだ見つかっていない。 このような比較は、誤差が 1H 10 –8 を超えないバネ秤で計量することによって行うことができます。 キログラムの倍数単位および約数単位の標準は、はかりで合計重量を量ることによって確立されます。

メーターは光速の観点から定義されるため、設備の整った実験室であれば独立して再現できます。 したがって、干渉法を使用すると、作業場や研究室で使用される線と端の長さの測定を、光の波長と直接比較することによって確認できます。 最適な条件下でのこのような方法の誤差は、10 億分の 1 (上半期 10 -9) を超えません。 レーザー技術の発展により、このような測定は非常に簡素化され、その範囲は大幅に拡大しました。

同様に、2 つ目は、現代の定義によれば、原子ビーム施設内の有能な実験室で独立して実現できます。 ビームの原子は原子周波数に同調された高周波発振器によって励起され、電子回路は発振器回路の発振周期をカウントすることで時間を測定します。 このような測定は、1H 10 -12 程度の精度で実行できます。これは、地球の自転と太陽の周りの公転に基づいた、これまでの秒の定義で可能であった精度よりもはるかに高いものです。 時間とその逆数である周波数は、その標準が無線で送信できるという点で独特です。 このおかげで、適切な無線受信装置を持っている人は誰でも、正確な時間と基準周波数の信号を受信することができ、その精度は無線で送信される信号とほとんど変わりません。

力学。

温度と暖かさ。

機械ユニットでは、他の関係を一切関与させずにすべての科学的および技術的問題を解決することはできません。 力の作用に抗して質量を動かすときに行われる仕事、および特定の質量の運動エネルギーは本質的に物質の熱エネルギーと等価ですが、温度と熱は別個の量として考える方が便利です。機械的なものに依存します。

熱力学的温度スケール。

ケルビンと呼ばれる熱力学温度の単位であるケルビン (K) は、水の三重点によって決まります。 水が氷および蒸気と平衡状態にある温度。 この温度は 273.16 K とみなされ、これが熱力学的温度スケールを決定します。 ケルビンによって提案されたこのスケールは、熱力学の第 2 法則に基づいています。 温度が一定の 2 つの熱貯留層があり、カルノー サイクルに従って一方から他方へ熱を伝達する可逆性熱機関がある場合、2 つの貯留層の熱力学的温度の比は次の式で求められます。 T 2 /T 1 = –Q 2 Q 1 どこで Q 2と Q 1 – 各リザーバーに伝達される熱量 (マイナス記号は、熱がいずれかのリザーバーから取得されることを示します)。 したがって、暖かい方のリザーバの温度が 273.16 K で、そこから奪われる熱が他のリザーバに伝達される熱の 2 倍である場合、2 番目のリザーバの温度は 136.58 K になります。が 0 K の場合、サイクルの断熱膨張セクションですべてのガス エネルギーが機械エネルギーに変換されるため、熱はまったく伝達されません。 この温度を絶対零度と言います。 科学研究で一般的に使用される熱力学温度は、理想気体の状態方程式に含まれる温度と一致します。 PV = RT、 どこ P- プレッシャー、 V– ボリュームと R– ガス定数。 この方程式は、理想気体の場合、体積と圧力の積が温度に比例することを示しています。 この法則は、実際のガスのいずれについても正確に満たされるわけではありません。 しかし、ビリアル力の補正が行われると、気体の膨張によって熱力学的温度スケールを再現できるようになります。

国際温度スケール。

上で概説した定義に従って、温度はガス温度計によって非常に高い精度 (三重点付近で最大約 0.003 K) で測定できます。 白金測温抵抗体とガスタンクを断熱チャンバー内に配置します。 チャンバーが加熱されると、温度計の電気抵抗が増加し、リザーバー内のガス圧力が (状態方程式に従って) 増加します。冷却すると、逆の現象が観察されます。 抵抗と圧力を同時に測定することで、温度に比例するガス圧力によって温度計を校正できます。 次に、温度計をサーモスタット内に置き、液体の水が固相および蒸気相と平衡状態に保たれるようにします。 三重点の温度には 273.16 K に等しい値が割り当てられているため、この温度での電気抵抗を測定することによって熱力学的スケールが得られます。

国際温度スケールには、ケルビン (K) と摂氏 (C) の 2 つがあります。 セルシウス スケールの温度は、ケルビン スケールの温度から 273.15 K を引くことによって得られます。

ガス温度計による正確な温度測定には多大な労力と時間がかかります。 そのため、国際実用温度スケール (IPTS) が 1968 年に導入されました。 このスケールを使用すると、実験室でさまざまなタイプの温度計を校正できます。 このスケールは、一定の基準点 (温度ベンチマーク) の特定のペア間の温度間隔に使用される、白金抵抗温度計、熱電対、および放射温度計を使用して確立されました。 MPTS は熱力学スケールに可能な限り正確に対応するはずでしたが、後で判明したように、その偏差は非常に大きかったです。

華氏温度スケール。

華氏温度スケールは、英国の技術単位系や多くの国での非科学的な測定と組み合わせて広く使用されており、通常は 2 つの一定の基準点、つまり氷の融解温度 (32°F) によって決定されます。および常圧（大気圧）における水の沸点（212°F）。 したがって、華氏温度から摂氏温度を取得するには、華氏温度から 32 を引いて、その結果に 5/9 を掛ける必要があります。

熱の単位。

熱はエネルギーの一種であるため、ジュールで測定でき、このメートル単位は国際協定によって採用されています。 しかし、かつては熱量は一定量の水の温度変化で決まると考えられていたため、水1グラムの温度を1度上げるのに必要な熱量に相当するカロリーという単位が普及しました。 C. 水の熱容量は温度に依存するため、カロリー値を明確にする必要がありました。 少なくとも 2 つの異なるカロリー、「熱化学」(4.1840 J) と「蒸気」(4.1868 J) が表示されました。 栄養学で使われる「カロリー」は実際にはキロカロリー（1000カロリー）です。 カロリーは SI 単位ではないため、科学技術のほとんどの分野では使用されなくなりました。

電気と磁気。

一般に受け入れられている電気および磁気の測定単位はすべてメートル法に基づいています。 電気単位と磁気単位の現代の定義によれば、それらはすべて派生単位であり、長さ、質量、時間のメートル単位から特定の物理公式によって導出されます。 ほとんどの電気量と磁気量は、前述の標準を使用して測定するのがそれほど簡単ではないため、適切な実験を通じて、示された量の一部について派生標準を確立し、そのような標準を使用して他の量を測定する方が便利であることがわかりました。

SI単位。

以下は SI 電気および磁気単位のリストです。

アンペアは電流の単位であり、6 つの SI 基本単位の 1 つです。 アンペアは定電流の強さであり、真空中で相互に 1 m の距離に位置し、無視できるほど小さい円形断面積を持つ無限長の 2 本の平行な直線導体を通過するときに、各セクションに電流が発生します。長さ 1 m の導体の相互作用力は 2H 10 - 7 N に等しくなります。

ボルト、電位差と起電力の単位。 ボルトは、消費電力 1 W、直流 1 A の電気回路のセクションの電圧です。

クーロン、電気量（電荷）の単位。 クーロン - 1 秒間に 1 A の定電流で導体の断面を通過する電気量。

ファラド、電気容量の単位。 ファラッドは、1 C で充電すると 1 V の電圧が現れる、プレート上のコンデンサの静電容量です。

ヘンリー、インダクタンスの単位。 ヘンリーは、この回路の電流が 1 秒間に 1 A 均一に変化するときに 1 V の自己誘導起電力が発生する回路のインダクタンスに等しくなります。

磁束のウェーバー単位。 ウェーバーは磁束であり、ゼロに減少すると、それに接続されている抵抗が 1 オームの回路に 1 C に等しい電荷が流れます。

テスラ、磁気誘導の単位。 テスラは均一磁場の磁気誘導であり、誘導線に垂直な 1 m2 の平らな領域を通る磁束は 1 Wb に等しくなります。

実用的な標準。

光と照明。

光度や照度の単位は機械単位だけでは決定できません。 電波の場合と同様に、光波のエネルギー束を W/m2 で、光波の強度を V/m で表すことができます。 しかし、照明の知覚は精神物理学的現象であり、光源の強度だけでなく、この強度のスペクトル分布に対する人間の目の感度も重要です。

国際協定により、光度の単位はカンデラ (以前はキャンドルと呼ばれていました) であり、周波数 540H 10 12 Hz ( 私= 555 nm)、この方向の光放射のエネルギー力は 1/683 W/sr です。 これは、かつて標準として使用されていた鯨ろうそくの光度にほぼ相当します。

光源の光度が全方向で 1 カンデラの場合、全光束は 4 です。 pルーメン。 したがって、この光源が半径 1 m の球の中心に位置する場合、球の内面の照度は 1 平方メートルあたり 1 ルーメン、つまり 1 ルーメンに等しくなります。 スイートが 1 つ。

X線とガンマ線、放射能。

X 線 (R) は、X 線、ガンマ線、光子線の被ばく線量の時代遅れの単位で、二次電子線を考慮して、0.001 293 g の空気中で電荷を帯びたイオンを形成する放射線量に相当します。各記号の GHS 料金の 1 単位に相当します。 吸収放射線量の SI 単位はグレーで、1 J/kg に相当します。 吸収放射線量の標準は、放射線によって生成される電離を測定する電離箱を備えたセットアップです。