ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА



Молярная масса М — величина, равная отношению массы m системы (теле) к количеству вещества n системы:

dim M=MN-1, единица — килограмм на моль (kq/mol; кг/моль).

Килограмм на моль равен молярной массе вещества, имеющего при количестве вещества 1 моль массу 1 кг.

Молярный объем V m — величина, равная отношению объема V системы (тела) к ее количеству вещества n

dim Fm=L3 N-1, единица — кубический метр на моль (m3/mol; м3/моль).

Кубический метр на моль равен молярному объему вещества, занимающего при количестве вещества 1 моль объем 1 м3.

 

Молярная внутренняя энергия U m — величина, равная отношению внутренней энергии dU системы (тела) к ее количеству вещества dn:

 

                                               

 

dim Um =L2 MT-2 N-1, единица — джоуль на моль (J/mol; Дж/моль).

Джоуль на моль [10] равен молярной внутренней энергии вещества в количестве 1 моль, внутренняя энергия которого равна 1 Дж.

 

Молярная теплоемкость С m — величина, равная отношению теплоемкости системы (тела) к ее количеству вещества:

 

dim C m =L2 MT-2 Ө-1 N-1, единица — джоуль на моль-кельвин (J/(mol ∙K); Дж/(моль∙К)).

Джоуль на моль-кельвин [11] равен молярной теплоемкости вещества, имеющего при количестве вещества 1 моль теплоемкость 1 Дж/К.

 

Концентрация молекул п однородной системы — величина, равная отношению числа dN молекул системы к ее объему dV:

 

 

dim n = L-3, единица — метр в минус третьей степени ( m -3 , м-3).

Метр в минус третьей степени равен концентрации молекул, при которой в элементе системы объемом 1 м3 содержится одна молекула.

 

Молярная концентрация вещества CB в смеси (растворе, сплаве) — отношение количества вещества dn B к объему dV смеси (раствора, сплава):

 

 

dim Св= L -3 N , единица — моль на кубический метр (mol/m3 моль/м3).

 

Моль на кубический метр [12] равен молярной концентрации вещества в растворе, при которой в объеме раствора 1 м3 содержится количество растворенного вещества, равное 1 моль.

 

Моляльность bB раствора компонента—отношение количества вещества dn растворенного компонента к массе dm растворителя:

 

dim bB-1 N, единица — моль на килограмм (mol/kg; моль/кг).

Моль на килограмм [13] равен моляльности раствора, при которой на массу растворителя 1 кг приходится количество вещества, равное 1 моль.

 

Массовая концентрация компонента ρ B в смеси (растворе, сплаве) — величина, равная отношению массы dm компонента В к объему dV смеси (раствора, сплава):

 

 

dim ρ B =L-3 M, единица — килограмм на кубический метр (kg/m3; кг/м3).

Килограмм на кубический метр равен массовой концентрации компонента, при которой в объеме смеси (раствора, сплава) 1 м3 содержится компонент массой 1 кг.

 

Скорость химической реакции υ — величина, равная отношению изменения ∆Св молярной концентрации исходного вещества в растворе к времени ∆τ реакции:

 

 

dim υ = L-3Т-1 N. единица — моль в секунду на кубический метр (mol/(s∙m3); моль/ (с ∙м3)).

Моль в секунду на кубический метр равен средней скорости одномолекулярной химической реакции, при которой за время 1 с молярная концентрация исходного вещества в растворе изменяется на 1 моль/м3.

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ[14]

Количество электричества (электрический заряд) Q — величина, равная произведению силы тока I на время t, в течение которого шел ток:

                                  

                                                                            

 

dim Q = TI, единица — кулон (С; Кл).

Кулон равен количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника при токе силой 1 А за время 1 с.

 

Существует также следующие определение единицы Кл: заряд величиной в 1 Кл соответствует взаимодействию точечных зарядов, расположенных на расстоянии 1 метра друг от друга, с силой численно равной 1 Н согласно закону Кулона, записанном виде.

                        

Здесь:  - вектор силы, действующей на заряд величины  со стороны заряда величины ,  радиус- векторы, соответствующие точечным зарядам ,  обозначает модуль вектора,  – постоянная Кулона; – напряженность электрического поля, создаваемая зарядом  в точке .

                           

Первое определение наиболее употребительно, в связи с тем, что измерения величин: ампер и секунда проще, чем точечных зарядов, понятие о которых является абстрактным. Это предельный случай заряженных тел, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними, а заряд конечен.

Пространственная плотность электрического заряда ρ — величина, равная отношению заряда dQ, находящегося в элементе пространства, к объему dV этого элемента:

 

                                                        

dim ρ = L-3 TI, единица — кулон на кубический метр (С/ m 3 ; Кл/м3).

Кулон на кубический метр равен пространственной плотности электрического заряда, при которой в объеме 1 м3 равномерно распределен заряд 1 Кл.

 

Поверхностная плотность электрического заряда σ — величина, равная отношению заряда dQ, находящегося на элементе поверхности, к площади dS этого элемента:

 

dim σ=L-2 TI, единица — кулон на квадратный метр (С/ m 2 ; Кл/м2).

Кулон на квадратный метр равен поверхностной плотности электрического заряда, при которой заряд, равномерно распределенный по поверхности площадью 1 м2, равен 1 Кл.

Линейная плотность электрического заряда τ — величина, равная отношению заряда dQ, находящегося на элементе линии, к длине dl этого элемента:

 

                                          

dim T=L-1 TI, единица — кулон на метр (С/ m ; Кл/м).

Кулон на метр равен линейной плотности электрического заряда, при которой заряд, равномерно распределенный по линии длиной 1 м, равен 1 Кл.

 

Электрическое напряжение U — величина, равная отношению мощности Р постоянного тока к силе тока I :

dim U=L2 MT-3 I-1, единица — вольт (V; В).

Вольт [15]  равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 А при мощности 1 Вт.

 

Напряженность электрического поля Е — векторная величина, равная отношению силы dF, действующей на положительный заряд dQ, помещенный в некоторую точку электрического поля, к этому заряду:

                                       

 

 dim E=LMT-3 i-1, единица — вольт на метр (V/m; В/м).

Вольт на метр равен напряженности однородного электрического поля, создаваемой разностью потенциалов 1 В между точками, находящимися на расстоянии 1 м на линии напряженности поля.

                                               Поток электрического смещения ψ сквозь замкнутую поверхность — величина, равная алгебраической сумме электрических зарядов, содержащихся во внутреннем пространстве этой поверхности:

 

dim ψ=Т I, единица — кулон (С; Кл).

Кулон равен потоку электрического смещения, связанному с суммарным свободным зарядом 1 Кл.

 

Электрическое смещение D — величина, равная отношению потока электрического смещения dψ к площади dS элемента поверхности, через которую этот поток проходит:

 

 

dim D = L-2 TI, единица — кулон на квадратный метр (С/m2; Кл/м2).

Кулон на квадратный метр равен электрическому смещению, при котором поток электрического смещения сквозь поперечное сечение площадью 1 м2 равен 1 Кл.

 

Абсолютная диэлектрическая проницаемость ε a , ε[16] среды является коэффициентом пропорциональности в формуле, связывающей между собой смещение и напряженность электрического поля:

 

dim ε a = L-3 M-1 T4 I2, единица — фарад на метр (F/m; Ф/м).

Фарад на метр [17] равен абсолютной диэлектрической проницаемости среды, в которой напряженность электрического поля 1 В/м создает электрическое смещение 1 Кл/м2.

 

Электрический момент диполя р — векторная величина, равная произведению заряда Q диполя на его плечо l:

 

 

dim p=LTI, единица — кулон-метр (C∙m; Кл∙м).

Кулон-метр равен электрическому моменту диполя, заряды которого, равные каждый 1 Кл, расположены на расстоянии 1 м один от другого.

 

Плотность электрического тока j — величина, равная отношению силы тока dl к площади dS поперечного сечения:

dim j =L-2I, единица — ампер на квадратный метр (А/ m 2; А/м2).

Ампер на квадратный метр равен плотности равномерно распределенного по поперечному сечению площадью 1 м2 электрического тока силой 1 А.

 

Линейная плотность электрического тока А — величина, равная отношению силы тока dl в тонком листовом проводнике к ширине da этого проводника:

 dim A = L-1 I, единица — ампер на метр (А/ m ; А/м).

 Ампер на метр равен линейной плотности электрического тока, при которой сила тока, равномерно распределенного по сечению тонкого листового проводника шириной 1 м, равна 1 А.

 

Электрическое сопротивление R — величина, характеризующая проводник и являющаяся коэффициентом пропорциональности в формуле, связывающей между собой напряжение U и силу тока I:

 

 

dim R = L2 MT-3 I-2, единица — Ом (Ώ; Ом).

Ом равен сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 В при силе тока 1 А.

 

Электрическая проводимость G — величина, обратная сопротивлению:

 

 

dim G = L-2 M-1 T3 I2, единица — сименс (S; См).

Сименс равен электрической проводимости проводника сопротивлением 1 Ом.

 

Удельное электрическое сопротивление ρ вещества — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной, равной единице длины, и площадью поперечного сечения, равной единице площади;

dim ρ = L3 MT-3 I-2, единица — Ом – метр (Ώ∙ m ;Ом∙м).

Ом-метр равен удельному электрическому сопротивлению проводника площадью поперечного сечения 1 м2 и длиной 1 м, имеющего сопротивление 1 Ом.

 

Удельная электрическая проводимость g вещества — величина, обратная удельному электрическому сопротивлению:

                                          

dim g=L-3 M-1 T3 I2, единица — сименс на метр (S/m; См/м).

Сименс на метр равен удельной электрической проводимости проводника, который при площади поперечного сечения 1 м2 и длине 1 м имеет электрическую проводимость, равную 1 См.

 

Напряженность магнитного поля Н — величина, характеризующая магнитное поле. Размерность и единица ее могут быть определены по формуле напряженности поля в центре длинного соленоида:

dim H = L -1 I , единица — ампер на метр (А/ m ; А/м).

Ампер на метр равен напряженности магнитного поля в центре длинного соленоида с равномерно распределенной обмоткой, по которой проходит ток силой 1/ n А, где n — число витков на участке соленоида длиной 1 м.

Магнитодвижущая сила F m — величина, характеризующая намагничивающее действие электрического тока и равная циркуляции напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура:

dim F m = I, единица — ампер (А; А).

Ампер [18] равен магнитодвижущей силе вдоль замкнутого контура, сцепленного с контуром постоянного тока силой 1 А.

Магнитный поток. Единица и размерность магнитного потока Ф определяются по формуле

 

 

где Q — количество электричества, проходящего в замкнутом контуре при изменении до нуля магнитного потока Ф, сцепленного с этим контуром.

Из этой формулы следует: dim Ф = L 2 МТ-2 I -1, единица — вебер (Wb; Вб).

Вебер равен магнитному потоку, при убывании которого до нуля в сцепленной с ним электрической цепи сопротивлением 1 Ом через поперечное сечение проходит количество электричества 1 Кл.

Магнитная индукция В — величина, равная отношению магнитного потока к площади dS сечения, через которое проходит этот поток:

dim В=МТ-2 I -1 единица — тесла (Т; Тл).

Тесла равна магнитной индукции, при которой через поперечное сечение площадью 1 м2 проходит магнитный поток 1 Вб.

Индуктивность L — величина, характеризующая замкнутый контур и являющаяся коэффициентом пропорциональности между магнитным потоком, сцепленным с этим контуром, и силой тока в нем:                       

                                                                        

dim L = L2 MT-2 I-2, единица — генри (Н; Гн).

Генри [19] равен индуктивности электрической цепи, с которой при силе постоянного тока в ней 1 А сцепляется магнитный поток 1 Вб.

Абсолютная магнитная проницаемость μ a , μ [20] является коэффициентом пропорциональности между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля:

dim μ a = LMT-2 I-2, единица — генри на метр (Н/m; Гн/м).

Генри на метр [21] равен абсолютной магнитной проницаемости среды, в которой напряженность магнитного поля 1 А/м создает магнитную индукцию 1 Тл.

 

Магнитный момент (амперовский) р m контура с током — величина равная произведению силы тока I в контуре на площадь S, ограниченную им:

dim p m = L2 I, единица — ампер-квадратный метр (А∙ m 2 ; А∙м2).

Ампер-квадратный метр [22] равен магнитному моменту электрического тока силой 1 А, проходящего по контуру площадью 1 м2.

Намагниченность (интенсивность намагничения) М — величина, равная отношению суммы магнитных моментов всех магнитных диполей, входящих в элемент магнетика, к объему dV этого элемента:

где p mi — магнитный момент i-ro диполя; N — число диполей, входящих в элемент магнетика; dim M=L-1I, единица — ампер на метр (А/ m ; А/м).

Ампер на метр равен намагниченности, при которой вещество объемом 1 м3 имеет магнитный момент 1 А∙м2.

Магнитное сопротивление R m — величина, являющаяся коэффициентом пропорциональности в формуле, выражающей зависимость магнитного потока Ф от магнитодвижущей силы F m:

dim Rm = L-2 M-1 T2 I2, единица — генри в минус первой степени (Н-1; Гн-1).

Генри, в минус первой степени равен магнитному сопротивлению магнитной цепи, в которой магнитодвижущая сила 1 А создает магнитный поток 1 Вб.

Магнитная проводимость Λ — величина, обратная магнитному сопротивлению:

dim Λ=L2 M T -2 I -2 , единица — генри (Н; Гн).

Генри равен магнитной проводимости магнитной цепи с магнитным сопротивлением 1 Гн-1.

 

Таблица 1 — Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ

Наименование величины

Единица

Наименование

Обозначение

Соотношение с единицей СИ

Область применения

между-народное русское

Масса

тонна t т 1 × 103 kg Все области
атомная единица массы1), 2) u a.е .м 1,6605402 ×10-27 kg (приблизительно) Атомная физика

Время2), 3)

минута min мин 60 s

Все области

час h ч 3600 s
сутки d сут 86400 s

Плоский угол2)

градус 2), 4) …º …º (π/180) rad = 1,745329…·10-2 rad

Все области

минута2), 4) …' …' (π/18000) rad = 2,908882…·10-4 rad
секунда2), 4) …'' …'' (π/648000) rad = 4,848137…·10-6 rad
град (гон) gon град ( π/200) rad = 1,57080… ×10-2 rad Геодезия
Объем, вместимость литр5) l л 1 ×10-3 m3 Все области

Длина

астрономическая единица ua а . е 1,49598·1011 m (приблизительно)

Астрономия

световой год ly св. год 9,4605·1015 m (приблизительно)
парсек pc пк 3,0857·1016 m (приблизительно)
Оптическая сила диоптрия дптр 1 × m-1 Оптика
Площадь гектар ha га 1 ×104 m2 Сельское и лесное хозяйство

Энергия

электрон-вольт eV эВ 1,60218 ×10-19 J (приблизительно) Физика
киловатт-час kW × h кВт × ч 3,6 ×106 J Для счетчиков электрической энергии
Полная мощность вольт-ампер V · A В · А Электротехника
Реактивная мощность вар var вар Электротехника
Электрический заряд, количество электричества ампер-час A × h А × ч 3,6 ×103 С Электротехника

_________________

1) Здесь и далее см. ГСССД 1-87 [5].

2) Наименования и обозначения единиц времени (минута, час, сутки), плоского угла (градус, минута, секунда), астрономической единицы, диоптрии и атомной единицы массы не допускается применять с приставками.

3) Допускается также применять другие единицы, получившие широкое распространение, например неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

4) Обозначение единиц плоского угла пишут над строкой.

5) Не рекомендуется применять при точных измерениях. При возможности смешения обозначения l ("эль") с цифрой 1 допускается обозначение L.

 

Таблица 2 Внесистемные единицы, временно допустимые к применению

Наименование величины

Единица

Область применения

Наименование

Обозначение

Соотношение с единицей СИ

между-народное русское
Длина морская миля n mile миля 1852 m (точно) Морская навигация
Масса карат кар 2·10-4 kg (точно) Добыча и производство драгоценных камней и жемчуга
Линейная плотность текс tex текс 1 × 10-6 kg / m (точно) Текстильная промышленность
Скорость узел kn уз 0,514(4) m / s Морская навигация
Ускорение гал Gal Гал 0,01 m/s2 Гравиметрия

Частота вращения

оборот в секунду r / s об/с 1 s -1

Электротехника

оборот в минуту r / min об/мин 1/60 s -1 = 0,016(6) s -1
Давление бар bar бар 1 × 105 Pa Физика

 

Таблица 3 - Множители и приставки, используемые для образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ

 

Десятичный множитель

Приставка

Обозначение приставки

Десятичный множитель

Приставка

Обозначение приставки

между-народное русское между-народное русское
1024 иотта Y И 10-1 деци d д
2021 зетта Z З 10-2 санти с с
1018 экса Е Э 10-3 милли m м
1015 пета Р П 10-6 микро μ мк
1012 тера Т Т 10-9 нано n н
109 гига G Г 10-12 пико p п
106 мега М М 10-15 фемто f ф
103 кило k к 10-18 атто а а
102 гекто h г 10-21 зепто z з
101 дека da да 10-24 иокто y и

 

 

Таблица 4 Единицы количества информации

Наименование величины

Единица

Примечание

Наименование

Обозначение

Значение

международное русское
Количество информации1) бит2) байт2), 3) bit В ( byte ) бит Б (байт) 1 1 Б = 8 бит Единица информации в двоичной системе счисления (двоичная единица информации)

Таблица 5 Соотношение некоторых внесистемных единиц с единицами СИ

 

Наименование величины

Единица

 

Наименование

Обозначение

Соотношение с единицей

  международное русское
 

Длина

ангстрем Å Å 1 × 10-10 m
  икс-единица Х икс-ед. 1,00206 × 10-13 m (приблизительно)
  Площадь барн b б 1 × 10-28 m 2
  Масса центнер q ц 100 kg
  Телесный угол квадратный градус ڤ˚ ڤ˚ 3,0462… × 10-4 sr
 

Сила, вес

дина dyn дин 1 × 10-5 N
  килограмм-сила kgf кгс 9,80665 N (точно)
  килопонд kp - 9,80665 N (точно)
  грамм-сила gf гс 9,80665 × 10-3 N (точно)
  понд p - 9,80665 × 10-3 N (точно)
  тонна-сила tf тс 9806,65 N (точно)

Давление

килограмм-сила на квадратный сантиметр kgf / cm 2 кгс/см2 98066,5 Ра (точно)
килопонд на квадратный сантиметр kp / cm 2 98066,5 Ра (точно)
миллиметр водяного столба mm H 2 O мм вод. ст. 9,80665 Ра (точно)
миллиметр ртутного столба mm Hg мм рт. ст. 133,322 Ра
торр Torr 133,322 Ра

Напряжение (механическое)

килограмм-сила на квадратный миллиметр kgf / mm 2 кгс/мм2 9,80665 × 106 Ра (точно)
килопонд на квадратный миллиметр kp / mm 2 9,80665·106 Ра (точно)

Работа, энергия

эрг erg эрг 1 × 10-7 J

Мощность

лошадиная сила л.с 735,499 W

Динамическая вязкость

пуаз P П 0,1 Pa × s

Кинематическая вязкость

стокс St Ст 1 × 10-4 m 2 / s

Удельное электрическое сопротивление

ом-квадратный миллиметр на метр Ω × mm 2 / m Ом × мм2 1 × 10-6 Ω × m

Магнитный поток

максвелл Мх Мкс 1 × 10-8 Wb

Магнитная индукция

гаусс Gs Гс 1 × 10-4 Т

Магнитодвижущая сила, разность магнитных потенциалов

гильберт Gb Гб (10/4π) А = 0,795775 А

Напряженность магнитного поля

эрстед Ое Э (103/4π) А/ m = 79,5775 А/ m

Количество теплоты, термодинамический потенциал (внутренняя энергия, энтальпия, изохорно-изотермический потенциал), теплота фазового превращения, теплота химической реакции

калория (межд) cal кал 4,1868 J (точно)
калория термохимическая calth калтх 4,1840 J (приблизительно)
калория 15-градусная cal 15 кал15 4,1855 J (приблизительно)

Поглощенная доза ионизирующего излучения, керма

рад rad, rd рад 0,01 G у

Эквивалентная доза ионизирующего излучения, эффективная доза ионизирующего излучения

бэр rem бэр 0,01 Sv

Экспозиционная доза фотонного излучения (экспозиционная доза гамма- и рентгеновского излучений)

рентген R P 2,58 × 10-4 С/ kg (точно)

Активность нуклида в радиоактивном источнике (активность радионуклида)

кюри Ci Ки 3,70 × 1010 Bq (точно)

Длина

микрон μ мк 1 × 10-6 m

Угол поворота

оборот r об 2π rad=6,28 rad

Магнитодвижущая сила, разность магнитных потенциалов

ампер-виток А t ав 1 A

Яркость

нит nt нт 1 cd / m 2

Площадь

ар a а 100 m 2
           

 

 

ТЕМА 2


Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 40;