Uvod u laboratorijski rad Osnovne veliine i jedinice

Uvod u laboratorijski rad Osnovne veličine i jedinice međunarodnog sistema jedinica -SI sistem- Profesor Dragica M. Minić E-mail: dminic@ffh. bg. ac. rs www. dragicaminic. info Telefon: +381 11 3336 689

Međunarodni sistem jedinica - SI sistem Međunarodni sistem jedinica SI (Le systeme International d’Unites) je usvojila Opšta konferencija za tegove i mere (CGPM) na svom 11. skupu 1960. godine SI je heterogen sistem mernih jedinica zasnovan na sedam osnovnih jedinica: metar, kilogram, sekunda, amper, kelvin, mol i kandela

Osnovne fizičke veličine Fizička veličina SI sistem Naziv Oznaka Dužina l metar m Masa m kilogram kg Vreme t sekunda s Jačina električne struje I amper A Termodinamička temperatura Količina supstance T Kelvin K n mol Svetlosna jačina Iv kandela Cd

§ Međunarodni biro za tegove i mere (International Bureau of Weights and Measures BIPM) u Sevru (Sevres) Francuska BIPM je formiran 1875. radi čuvanja prototipa metra i kilograma i njihovog upoređivanja sa fundamentalnim standardima nemetričkog sistema drugih zemalja.

1874. Godina napravljena je legura koja je odbačena zbog nezadovoljavajuće čistoće. Ipak od nje je napravljeno nekoliko metarskih šipki kao npr. metar No 12, čija je dužina data kao: 1 m + 3, 3 + 8, 634 T + 0, 001 T 2 , gde je T temperatura u o. C

§ 1889. Održana je Prva konferencija za tegove i mere na kojoj su usvojeni prototipovi metra i kilograma Međunarodni prototip metra

§ Istorijat § Prvi Zakon o merama donela je Skupština Kraljevine Srbije 1. decembra 1873. Tim zakonom uveden je decimalni metarski sistem mera zasnovan na francuskim arhivskim pramerama metra i kilograma. Kneževina Srbija je 30. oktobra 1879. pristupila Metarskoj konvenciji. 1891. § Na Prvoj generalnoj konferenciji za tegove i mere (CGPM) države članice su pozvane da preuzmu prototipove metra i kilograma. Prototipovi koji su raspoređeni Srbiji bili su Prototype du metre No 30 i Prototype du kilogramme No 11. Kraljevina Srbija je preuzela od BIPM svoje prve pramere prvog reda (prototipove) 16. avgusta 1891. godine.

§ Metar No 30 se čuva u Direkciji za mere i dragocene metale u Beogradu, ali nije više nacionalni etalon, jer je tu ulogu preuzeo laser. § Kilogram No 11 je 1925. godine zamenjen protipom kilograma No 29, koji je izgubljen u toku Drugog svetskog rata, a novi (od nerđajućeg čelika) No 33 je nabavljen 1956. godine.

Metar je jedinica dužine. Metrički sistem baziran je na prirodnom konceptu da je metar desetomilioniti deo meridijalnog kvadranta zemlje od severnog pola do ekvatora koji prolazi kroz Pariz (1796 -1797); sistem je odbačen zbog nemogućnosti precizne konstrukcije standarda.

§ Pariski etalon metra iz 1796.

Graduisana ravna šipka, jednaka dužini arhiviranog metra na 0 o. C u BIPM (Sevres, Francuska) odabrana je kao nova osnova mernog sistema. 1875. Međunarodna grupa metrologa odabrala je leguru 90% platine i 10% iridijuma kao materjal za konstrukciju međunarodnog prototipa metra i kilograma kao i njihovih nacionalnih verzija. Napravljeno je 30 metarskih prototipa koji se koriste kao nacionalni primarni standardi. Nacionalni prototip metra No 27 (SAD, 1893. ) čija je dužina data kao: 1 m - 1, 6 m + 8, 657 T m + 0, 001 T 2 m gde je T temperatura u o. C

1960. Metar je dužina jednaka 1 650 763, 73 talasnih dužina zračenja u vakuumu koje odgovara prelazu između nivoa 2 p 10 i 5 d 6 atoma kriptona 86 1986. Metar je dužina puta koji svetlost pređe u vakuumu za vreme jednog 299792458 -og dela sekunde.

§ Kilogram je jedinica mase. Kilogram je masa međunarodne pramere (etalona) kilograma.

§ Originalno kilogram je bio definisan kao masa čiste vode na temperaturi od 3, 98 o. C kada voda ima najveću gustinu na standardnom atmosferskom pritisku. 1889. Kilogram je masa međunarodnog prototipa kilograma (BIPM) koji je napravljen od legure 90% platine i 10% iridijuma gustine 21500 kg m-3 u obliku cilindra čija su visina i prečnik nominalno 39 mm, tako da mu je masa tačno 1 kilogram.

Skica zvona za čuvanje kilogramskog etalona In 1901, the International Committee of Weights and Measures (CIPM) defined the kilogram thus: "The kilogram is the unit of mass; it is equal to the mass of the international prototype of the kilogram. " Initially the CIPM definition made no provision for cleaning procedure, but in 1989 the definition of the kilogram was interpreted to mean that a kilogram is equal to the international prototype of the kilogram "just after cleaning and washing using the BIPM method. " The kilogram is the last unit of the System International of'Unites (SI) that is still defined by an artifact. National Prototype Kilogram No. 20 is traceable to the International Prototype Kilogram through the International Bureau of Weights and Measures' working standards.

BIPM (Francuska) je proizveo 43 prototipa ovog kilograma koji se nalaze u nacionalnim institucijama, kao što je naš Savezni zavod za mere i dragocene metale, koji služe kao standarde jedinice mase. Engleska Kanada SAD

Sekunda je jedinica vremena. Sekunda je trajanje 9 192 631 770 perioda zračenja koje odgovara prelazu između dva hiperfina nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma 133. Peščani sat

§ Amper je jedinica jačine struje. § Amper je jačina stalne električne struje koja u vakuumu, u dva prava paralelna provodnika, neograničene dužine, zanemarljivo malog poprečnog preseka, na rastojanju jedan metar, proizvodi međudejstvo jačine 2. 10 -7 njutna po metru njihove dužine.

Kelvin je jedinica termodinamičke temperature. Kelvin je termodinamička temperatura koja je jednaka 1/273, 16 termodinamičke temperature trojne tačke vode.

§ Mol je jedinica količine supstance. Mol je količina supstance koja sadrži toliko elemantarnih jedinki koliko ima atoma u 0, 012 kilograma ugljenika 12 C

Kandela je jedinica jačine svetlosti. Kandela je svetlosna jačina u određenom smeru izvora koji odašilje monohormatsko zračenje frekvencije 540. 1012 Hz i kome je energetska jačina u tom smeru 1/683 vata po steradijanu

Relativna atomska masa elementa, Ar, je srednja masa atoma elementa koji ima prirodni izotopski sastav, u odnosu na 1/12 mase atoma Ustvari relativna atomska masa pokazuje koliko je puta masa jednog atoma nekog elementa veća od 1/12 mase atoma. Masa atoma ma bilo kog elementa jednaka je proizvodu njegove relativne atomske mase Ar i unificirane jedinice atomske mase u = 1, 66 10 -27 kg:

Relativna molekulska masa, Mr, daje odnos srednje mase molekula koja uključuje atome elementa sa njihovim izotopskim sastavom i 1/12 mase atoma. Ustvari relativna molekulska masa pokazuje koliko je puta masa jednog molekula veća od 1/12 mase atoma. Masa molekula mm bilo koje supstance jednaka je proizvodu njegove relativne molekulske mase Mr i unificirane jedinice atomske mase u = 1, 66 10 -27 kg: Molarna masa, M, predstavlja relativnu molarnu masu izraženu u kilogramima.

Prefiksi jedinica SI sitema Udeo Prefiks Simbol Umnožak Prefiks Simbol 10 -1 10 -2 10 -3 10 -6 10 -9 10 -12 10 -15 10 -18 deci centi mili mikro nano piko femto ato d c m n p f a 10 102 103 106 109 1212 1015 1018 deka hekto kilo mega giga tera peta eksa da h k M G T P E

Fizičkohemijske veličine i jedinice SI sistema mera Fizičko hemijska veličina Jedinica SI sistema Naziv Oznaka Jedinica Dimenzije Avogadrov broj NA 1/mol mol-1 Molarna masa M kg/mol kg mol-1 Gustina kg/m 3 kg m-3 Relativna molekulska masa Mr - -

nastavak Fizičko hemijska veličina Jedinica SI sistema Naziv Oznaka Jedinica Dimenzije Atomska jedinica mase u kg kg Parcijalni pritisak p Pa m-1 kg s-2 Indeks prelamanja n - - Viskoznost Pa s kg m-1 s-1

nastavak Fizičko hemijska veličina Jedinica SI sistema Naziv Oznaka Jedinica Dimenzije Toplotni kapacitet pri stalnom pritisku Cp J/K m 2 kgs-2 K-1 Toplotni kapacitet pri stalnoj zapremini CV J/K m 2 kgs-2 K-1 Specifični toplotni kapacitet c J/kg. K m 2 s-2 K-1 Gibsova slobodna enrgija G J m 2 kgs-2

Preporučene vrednosti fundamentalnih konstanti Konstanta Oznaka Vrednost Molarna gasna konstanta R 8, 314 J mol-1 K-1 Avogadrov broj NA 6, 02 1023 mol-1 Faradejeva konstanta F 96485, 3 C mol-1 Brzina svetlosti u vakuumu c 2, 998 108 m s-1 Magnetna propustljivust vakuuma o 4 10 -7 N C-2 s 2 Električna propustljivost vakuuma o 8, 85 10 -12 F m-1

nastavak Konstanta Oznaka Vrednost Plankova konstanta h 6, 62 10 -34 J s Elementarno naelektrisanje e 1, 6 10 -19 C Masa elektrona me 9, 1 10 -31 kg Masa protona mp 1, 67 10 -27 kg Masa neutrona mn 1, 67 10 -27 kg k 1, 38 10 -23 J K-1 Bolcmanova konstanta

nastavak Konstanta Oznaka Vrednost Molarna zapremina R 8, 314 J mol-1 K-1 Molarna zapremina gasa pri normalnim uslovima Vm 22414, 1 cm-3 mol-1 Normalno ubrzanje zemljine teže gn 9, 806 m s-2 Gravitaciona konstanta 6, 67 10 -11 m 3 kg-1 s-2 Borov magneton 9, 27 10 -24 J T-1

nastavak Konstanta Oznaka Vrednost Molarna zapremina gasa pri normalnim uslovima Vm 22414, 1 cm-3 mol-1 22, 414 dm-3 mol-1 0, 022 m-3 mol-1 Normalno ubrzanje zemljine teže gn 9, 806 ms-2 Gravitaciona konstanta 6, 67 10 -11 m 3 kg-1 s-2 Borov magneton 9, 27 10 -24 JT-1

Jedinice izvan SI čija dalja upotreba nije dozvoljena i njihova veza sa jedinmicama SI sistema Fizička veličina Jedinica Oznaka Odnos sa jedinicom SI sistema Dužina Angstrem Mikron Å 1Å = 0, 1 nm = 10 -10 m 1 = 1 m = 10 -6 m Površina Barn b 1 b = 100 fm 2 = 10 -28 m 2 Ubrzanje Gal 1 Gal = 1 cm/c 2 = 10 -2 m/s 2 Sila Din Kilopond Pond Dyn kp P 1 Dyn = 10 N = 10 -5 N 1 kp = 9, 806 N 1 P = 0, 001 kp = 9, 806 m. N

nastavak Fizička veličina Jedinica Oznaka Odnos sa jedinicom SI sistema Pritisak Tehnička atmosfera Normalna atmosfera Milimitar Hg stuba Milimitar H 2 O stuba at Atm Torr Mm H 2 O 1 at =98066, 5 Pa 1 atm = 101325 Pa 1 Torr = 133, 32 Pa 1 mm H 2 O = 9, 806 Pa Dinamička viskoznost Poaz Centipoaz P c. P 1 P = 0, 1 Pa s 1 c. P = 1 m. Pa Kinematička viskoznost Stoks Centistoks St c. St 1 St = 10 -4 m 2/s 1 c. St = 10 -6 m 2/s Snaga Konjska snaga KS 1 KS = 75. 9, 806 W=735, 5 W

nastavak Fizička veličina Jedinica Oznaka Odnos sa jedinicom SI sistema Energija, rad i količina toplote Erg Kilopondmetar Kalorija Talasni broj Elektronvolt Teh. litar atmosfera Fiz. Litar atmosfera Watčas erg Kpm Cal cm-1 e. V Latm Wh 1 erg = 0, 1 J = 10 -7 J 1 Kpm = 9, 806 J 1 Cal = 4, 18 J 1 cm-1 = 1, 98 10 -23 J 1 e. V = 1, 6 10 -19 J 1 Lat = 98, 06 J 1 Latm = 101, 3 J 1 Wh = 3600 J

nastavak Fizička veličina Jedinica Oznaka Odnos sa jedinicom SI sistema Površina Barn b 1 b=10 -28 m 2 Ubrzanje Gal 1 Gal=1 cm/c 2=10 -2 m/s 2 Sila Din Pond Kilopond dyn p Kp 1 dyn=10 -5 N P=9, 806 m. N k. P=9, 806 N

nastavak Fizička veličina Jedinica Oznaka Odnos sa jedinicom SI sistema Radioaktivnost Kiri Ci 1 Ci = 3, 7 1010 Bq Apsorbovana doza Rad rd 1 rd = 0, 01 J/kg Ekvivalentna doza rem 1 rem = 0, 01 J/kg Ekspoziciona doza Rentgen R 1 R = 2, 58 10 -4 C/kg