Dimensiunea fizică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În fizică , o magnitudine este proprietatea unui fenomen , corp sau substanță , care poate fi exprimată cantitativ printr-un număr și o referință [1] (sau care poate fi măsurată cantitativ).

Descriere

Definiție

În cea de-a doua ediție a Vocabularului internațional de metrologie ( 1993 ) o cantitate a fost definită ca „ proprietatea măsurabilă a unui fenomen , corp sau substanță , care poate fi distins calitativ și determinat cantitativ[2] ; prin urmare, măsurarea nu poate fi aplicată proprietăților nominale, care, prin urmare, nu pot fi definite ca „cantități” [3] . În definiția VIM 3 a „cantității”, termenul „referință” poate fi o unitate de măsură , o procedură de măsurare sau un material de referință sau o combinație a acestora [4] . Deși conform acestei definiții, conceptul de „cantitate” coincide cu cel de „ cantitate fizică scalară ”, un vector ale cărui componente sunt cantități poate fi considerat și „cantitate” [5] . Mai mult, conceptul de cantitate poate fi specificat progresiv în diferite niveluri de concepte specifice [6] . De exemplu, conceptul de cantitate „ lungime ” poate fi specificat, de exemplu, în cele din:

  • Raza ” (care la rândul său poate fi specificată prin aceea că, de exemplu, „raza unui cerc”)
  • Lungimea de undă ” (care la rândul său poate fi specificată în cea a, de exemplu, „lungimea de undă a radiației D de sodiu”)

Comparați și raportați

În SI (Sistemul internațional al unităților de măsură), adoptat prin lege în Italia din 1976 și obligatoriu în documentele publice, cantitățile sunt împărțite în 7 cantități de bază și numeroase cantități derivate din cele anterioare. O condiție necesară pentru ca o proprietate (clasa de echivalență a) să fie măsurabilă este să poți stabili o relație de ordine între acele proprietăți în diferite sisteme: să poți judeca care sistem prezintă „mai multe” proprietăți decât celălalt. Dacă această comparație se poate baza pe raportul , exprimat printr-un număr, între proprietățile celor două sisteme, atunci clasa de echivalență a acelor proprietăți constituie o mărime fizică .

În acest caz, este posibil să alegeți proprietatea unui anumit sistem și să o alegeți ca unitate de măsură pentru acea mărime fizică. Odată ce unitatea de măsură a fost fixată, cantitatea acestei cantități pentru orice alt sistem poate fi, prin urmare, specificată în mod unic printr-o valoare numerică obținută din relația cu proprietatea aleasă ca eșantion de referință. Prin urmare, putem exprima valoarea unei mărimi fizice ca produs al unei valori numerice {M} și al unei unități de măsură [M]:

= {M} x [M]

Există, de asemenea, mărimi adimensionale , pentru care nu este necesar să se definească o unitate de măsură (de exemplu, fracția molară și numărul Reynolds ). După cum sa menționat, a putea compara proprietăți omogene înseamnă pur și simplu a putea stabili o relație de ordine între acele proprietăți în diferite sisteme. Posibilitatea evaluării unei relații numerice între cele două proprietăți este în schimb o condiție mai puternică .

Contraexemplul tipic de proprietate fizică care nu constituie o mărime fizică (adecvată) este dat de temperatură . Deși, având în vedere două corpuri, este întotdeauna posibil să se judece care dintre ele este la o temperatură mai mare sau mai mică decât cealaltă (de exemplu, măsurând direcția în care curge căldura ), totuși nu ar avea nicio semnificație fizică să spunem că un corp este la temperatura., ca să spunem, dublă față de cealaltă. În cazul temperaturii, sau în cazul unei proprietăți fizice care manifestă doar o relație de ordine, este posibil să se aplice metode cantitative numai prin definirea unei scale (de măsurare), pe care în acest caz o vom numi termometrică . Chiar dacă vorbim despre unitatea de măsură a temperaturii cu abuz de limbaj, este de fapt o corespondență (arbitrară) între proprietatea expusă de diferite fenomene și o porțiune a axei numerelor reale .

Arbitrariul unei astfel de alegeri este mult mai mare decât arbitrariul alegerii unei unități de măsură pentru o mărime fizică (adevărată): de fapt, orice transformare monotonă a unei anumite scale termometrice alese ar constitui o alternativă complet legitimă la problema de cuantificare proprietatea fizică în cauză, temperatura. Cazul mărimilor fizice propriu-zise, ​​în acest sens, este special, deoarece există o scară naturală de comparație, dată tocmai de relația reciprocă: dacă un sistem are de două ori o proprietate dată comparativ cu un alt sistem, valorile numerice Q vor reflecta acest lucru raport, indiferent de unitatea de măsură aleasă pentru această cantitate.

Exemplu

Lungimea unui obiect poate fi comparată cu cea a unui alt obiect. Lungimea, în abstract, constituie o mărime fizică, deoarece este posibil să se stabilească proporția sau raportul dintre lungimea specifică a două obiecte. Putem alege apoi lungimea unui anumit obiect, cum ar fi eșantionul de metru , și îl putem folosi ca unitate de măsură pentru lungimea oricărui alt obiect.

Clasificare

Cantitățile fizice pot fi:

  • intrinseci : nu depind de sistemul de referință ales (presiune, volum, poziție absolută)
  • extrinseci : depind de sistemul de referință ales (poziție, viteză)
  • global : se referă la întregul sistem fizic sau la porțiuni din acesta (volum, masă)
  • local : se referă la o vecinătate specifică a sistemului fizic (presiune, temperatură)
  • extinse : depind de cantitatea de materie din sistem (volumul V, entalpia H, entropia S, cantitatea de substanță n)
  • intensive : nu depind de cantitatea de materie din sistem (presiunea p, temperatura T, compoziția χ i , potențialul chimic μ sau μ i ). Acestea sunt obținute din raportul cantităților extinse și pot fi adimensionale.
  • specific (sau masa sau greutatea ): se referă la o unitate de masă
  • molari : se referă la un mol de substanță pură (volum molar V m , entalpie molară H m , potențial chimic G m sau μ, capacitate termică molară la constantă C p, m ). În cazul unui amestec de substanțe, cantitățile molare parțiale sunt definite, de asemenea, referindu-se la un mol dintr-un singur component.

Cantități de bază

Alegerea mărimilor de bază este punctul de plecare al fiecărei analize dimensionale . Sistemul internațional consideră aceste șapte mărimi fizice drept fundamentale [7] :

Cantitate fundamentală DA Simbolul măreției Simbolul dimensiunii corespunzătoare Unitatea de cantitate SI Simbolul unității SI
lungime l , x , r etc. [L] metru m
masa m [M] kilogram kg
timpul [7] , durata [7] t [T] conform s
curent electric [7] Eu , eu [THE] amper LA
temperatura [7] T. [Θ] kelvin K.
cantitate de substanță n [N] cârtiță mol
intensitatea luminii I v [J] lumânare / lumen CD

Cantități derivate

Orice altă mărime fizică este omogenă unui produs de puteri de mărimi fundamentale numite dimensiunea (fizică) , iar mărimile (unități de măsură) cu aceeași dimensiune sunt omogene între ele pentru tranzitivitate, chiar dacă doar unele dintre combinațiile lor au sens fizic.

Tabel de relații dimensionale (22 dimensiuni [7] )
Dimensiunea fizică Simbol al măreției Numele unității SI Simbolul unității SI Unități de potrivire
frecvență [7] f, ν hertz [7] Hz [7] s −1
putere [7] F. newton [7] N [7] kg m s −2
presiunea [7] , tensiunea [7] , presiunea vaporilor p pascal [7] Pa [7] N m −2 = kg m −1 s −2
energie [7] , muncă [7] , cantitate de căldură [7] E, Q joule [7] J [7] N m = kg m 2 s −2
putere [7] , flux radiant [7] P, W wați [7] W [7] J s −1 = kg m 2 s −3
încărcare electrică [7] , cantitate de energie electrică [7] q coulomb [7] C [7] La fel de
diferența de potențial electric [7] , forța electromotivă [7] , tensiunea electrică V, E volți [7] V [7] J C −1 = m 2 kg s −3 A −1
rezistență electrică [7] R. ohm [7] Ω [7] V A −1 = m 2 kg s −3 A −2
conductanța electrică [7] G. siemens [7] S [7] A · V −1 = s 3 A 2 m −2 kg −1
capacitate electrică [7] C. farad [7] F [7] C V −1 = s 4 A 2 m −2 kg −1
densitatea fluxului magnetic [7] B. tesla [7] T [7] V s m −2 = kg s −2 A −1
flux magnetic [7] Φ (B) weber [7] Wb [7] V s = m 2 kg s −2 A −1
inductanță [7] L Henry [7] H [7] V · s · A −1 = m 2 kg s −2 A −2
Temperatura Celsius [7] T. grad Celsius [7] ° C [7] K [7] [8]
colț plat [7] [9] φ, θ radiant [7] rad [7] 1 = m m −1
unghi solid [7] [9] Ω steradian [7] sr [7] 1 = m 2 m −2
flux luminos [7] lumen [7] lm [7] cd · sr
iluminare [7] lux [7] lx [7] cd sr m −2
activitate legată de un radionuclid [7] [10] LA becquerel [7] Bq [7] s −1
doză absorbită [7] , energie specifică (transmisă) [7] , kerma [7] D. gri [7] Gy [7] J kg −1 = m 2 s −2
doză echivalentă [7] , doză echivalentă de mediu [7] , doză echivalentă direcțională [7] , doză echivalentă personală [7] H. sievert Sv J kg −1 = m 2 s −2
doză eficientă ȘI
activitate catalitică [7] katal [7] kat [7] mol · s −1
alte mărimi fizice
zonă LA metru patrat m 2
volum V. metru cub m 3
viteză v metru pe secundă Domnișoară m s −1
viteza unghiulară ω s −1
rad s −1
accelerare la m · s −2
moment mecanic N m = m 2 kg s −2
numărul de undă n m −1
densitate ρ kilogram pe metru cub kg / m³ kg m −3
volum specific m 3 kg −1
molaritate DA [11] mol dm −3
volum molar V m m 3 mol −1
capacitate de căldură , entropie C, S J K -1 = m 2 kg s −2 K −1
căldură molară, entropie molară C m , S m J K −1 mol −1 = m 2 kg s −2 K −1 mol −1
căldură specifică, entropie specifică c, s J K −1 kg −1 = m 2 s −2 K −1
energie molară Și m J mol −1 = m 2 kg s −2 mol −1
energie specifică Și J kg −1 = m 2 s −2
densitatea energiei U J m −3 = m −1 kg s −2
tensiune de suprafata σ N m −1 = J m −2
= kg s −2
densitatea fluxului caloric, iradiere σ W m −2 = kg s −3
conductivitate termică W m −1 K −1 = m kg s −3 K −1
vâscozitatea cinematică η m 2 s −1
vascozitate dinamica ρ N s m −2 = Pa s
= m −1 kg s −1
densitatea sarcinii electrice C m −3 = m −3 s A
densitatea curentului electric j A m −2
conductivitate electrică ρ S m −1 = m −3 kg −1 s 3 A 2
conductivitatea molară ρ S m 2 mol −1 = kg −1 mol −1 s 3 A 2
permitivitatea electrică ε F m −1 = m −3 kg −1 s 4 A 2
permeabilitatea magnetică μ H m −1 = m kg s −2 A −2
(intensitatea) câmpului electric F, E V m −1 = m kg s −3 A −1
(intensitatea) câmpului magnetic H. A m −1
magnetizare M. A m −1
luminanta [12] cd m −2
expunere (raze X și raze gamma) C kg −1 = kg −1 s A
rata dozei absorbite Gy s -1 = m 2 s −3

Notă

  1. ^ Comitetul mixt pentru ghiduri în metrologie (JCGM), Vocabularul internațional de metrologie, concepte de bază și generale și termeni asociați ( VIM ), ed. III, Pavillon de Breteuil: JCGM 200: 2008, 1.1 ( online )
  2. ^ ISO Technical Advisory Group 4 (TAG 4), Vocabularul internațional al termenilor de bază și generali în metrologie , ediția a doua, 1993, Geneva: Organizația Internațională pentru Standardizare, 1993, 1.1
  3. ^ Vocabularul internațional de metrologie , 2008, 2.1
  4. ^ Vocabularul internațional de metrologie , 2008, 1.1 nota 2
  5. ^ Vocabularul internațional de metrologie , 2008, 1.1 nota 5
  6. ^ Vocabularul internațional de metrologie , 2008, 1.1 nota 1
  7. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba bb bc bd be bf bg bh bi bj bk bl bm bn bo bp bq br bs bt bu bv bw bx by bz ca cb cc cd The international system of units (8th edition) , BIPM, 2008.
  8. ^ O temperatură dată diferă în cele două scale de 273,15 (scara Celsius = scara Kelvin + 273,15), dar diferența de temperatură de 1 grad Celsius = 1 kelvin
  9. ^ a b Inițial, aceste unități au creat o categorie separată numită „Unități suplimentare”. Această categorie a fost abrogată în 1995 de cea de-a 20-a Conferință Generală a Greutăților și Măsurilor ( CGPM ), iar radianul și steradianul sunt acum considerate unități derivate.
  10. ^ Uneori se numește incorect radioactivitate (radioactivitatea este fenomenul fizic implicat, în timp ce activitatea este cantitatea fizică derivată corespunzătoare).
  11. ^ În practică, molaritatea continuă să fie măsurată în mol / L
  12. ^ A folosit numele non-SI al Nit

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 7417 · GND (DE) 4076117-4