Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

СТУДЕНТАМ на ЗАМЕТКУ

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     Альтернативные взгляды         на проблемы метрологии


Системный подход в экономике

История проблемы
систематизации величин


Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Обновления на сайте

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Что дает переопределение основных единиц СИ.

АННОТАЦИЯ. Поясняется, в чем заключается предстоящее переопределение основных единиц СИ, и какие при этом возникают проблемы. Высказывается мнение о том, при каких условиях можно будет говорить о появлении Новой СИ.

1. В чем заключается переопределение основных единиц.

Принятое Генеральной конференцией мер и весов в 2011 г. решение о переопределении основных единиц СИ на базе Фундаментальных Физических Констант (ФФК) всколыхнуло весь мир метрологов и вызвало шквал одобрений, возражений, поправок и предложений. Это переопределение единиц будет основано на фиксации точных значений ФФК подобно тому, как это был сделано при определении метра в 1983 году. Сейчас предлагается использовать с нулевой неопределенностью значения таких ФФК, как постоянная Планка h, заряд электрона e, постоянная Больцмана k и постоянная Авогадро NА, и по ним переопределить килограмм, ампер, кельвин и моль (И.Миллс и др., 2006).

По поводу переопределения килограмма рассматриваются два варианта: на основе постоянной Планка h или на основе постоянной Авогадро NA. Первый вариант, названный «электрическим килограммом», предусматривает измерение тока и сопротивления катушки ватт-весов с примением постоянной Джозефсона и эффекта Холла. Второй вариант, названный «атомным килограммом», реализуется с помощью тщательно отполированного кремниевого шара с использованием атомной единицы массы.

Два варианта рассматриваются и для переопределения моля. Первый – по постоянной Планка и заряду электрона, второй – по числу Авогадро АN.

Переопределение ампера с помощью константы Джозефсона KJ =2e/h и константы фон Клитцинга RK = h/e² , а также переопределение термодинамической температуре по постоянной Больцмана k затрудняются вследствие пока еще недостаточно высокой точности фиксации этих констант.

2. Какие проблемы возникают при переопределении основных единиц.

При переопределении основных единиц, естественно, возникает ряд проблем, проанализированных В.Т.Кондратовым (2012). Перечислим здесь только те проблемы, которые связаны непосредственно с переопределением единиц.

1. Проблема хранения и передачи размеров основных единиц системы, основанной на фиксации точных значений фундаментальных физических констант (ФФК).
2. Проблемы выбора способа переопределения единицы массы – килограмма, т.е. с помощью «электрического килограмма» или «атомного килограмма».
3. Проблема высокоточного определения фундаментальной физической константы — постоянной Больцмана k на основе уравнения состояния воды в термодинамическом пределе при переопределении кельвина на основе точного значения k.
4. Проблема реализация концепции построения эталонной базы основанной на взаимосвязи единиц физических величин с ФФК в области измерений длины.
5. Проблема воспроизведения единицы измерения электрического сопротивления – ома – на основе квантового эффекта Холла.
6. Проблема постепенного преобразования жёстких поверочных схем передачи размеров единиц от первичного эталона к различным средствам измерений через цепочку эталонов последующих уровней.
7. Проблема создания схем передачи размеров единиц от ФФК через измерительные системы (эталоны) до исходных калибровочных средств с указанием неопределённости результатов измерений.
8. Проблемы оценивания влияния временных и пространственных вариаций ФФК на стабильность размеров единиц физических величин и их эталонов.
9. Проблема перехода на новые определения единиц СИ.
10. Проблема использования методов избыточных и сверхизбыточных измерений для решения метрологических задач при переходе к новым определениям единиц измерений, основанных на фундаментальных физических константах.

Более детально проблемы при переопределении основных единиц раскрыты в статье С.Кононогова (2014).

3. Позволяет ли переопределение единиц говорить о появлении Новой СИ?

В связи с предстоящим переопределением единиц в статьях метрологов возник термин "Новая СИ". Однако все основные единицы СИ остаются прежними. Им предлагается лишь дать новые определения. Является ли обновление определений единиц признаком появления Новой СИ? Об этом сказано в статьях И.Когана (2014, 2015).

В истории метрологии система единиц считалась новой, когда изменялся набор основных единиц (базис системы). Так было, когда система СГС (сантиметр-грамм-секунда) была заменена в 1901 году системой МКС (метр-килограмм-секунда), а в 1935 году системой МКСА (метр-килограмм-секунда-ампер). Так было, когда в 1954 году система МКСА пополнилась новыми основными единицами и стала системой метр-килограмм-секунда-ампер-кельвин-кандела, с 1960 года эта система стала называться СИ. Наконец, о появлении новой СИ стало возможно говорить, когда в 1971 году СИ пополнилась седьмой основной единицей моль.

В настоящее время сложилась неопределенная ситуация. С одной стороны, основные единицы СИ, как сказано п.1.10 Международного метрологического словаря (JCGM 200:2012), базируются на основных величинах международной системы величин ISQ, на которой базируется СИ (п.1.6, прим. 2, словаря). С другой стороны, система величин ISQ основана на наборе из семи основных величин (п.1.4, прим. 1), который в точности соответствует набору основных единиц. Менять набор основных величин при переопределении единиц не предполагается. Поэтому оснований говорить о Новой СИ нет, можно говорить о более качественной, о более точной, о более надежной, но не новой СИ.

В то же время, в (JCGM 200:2012, п.1.4, прим. 3) сказано: "Количество объектов можно рассматривать как основную величину в любой системе величин". Значит, если это осуществить, то система величин ISQ будет основана на наборе из восьми основных величин, и СИ получит восьмую основную единицу. Тогда и появится основание говорить о Новой СИ.

В обзорной статье М.Фостера (2010), посвященной истории последних 50 лет развития СИ, наглядно продемонстрировано обоснованное стремление ряда метрологов к обновлению набора основных единиц, но не совсем в том формате, в каком это предполагается сделать сейчас.

Сторонники предстоящего переопределения основных единиц СИ, естественно, осведомлены об этом, но считают изменение набора основных величин необоснованным (И.Миллс и др, 2006). Это их право, но в таком случае переопределение единиц нельзя считать основанием для применения названия "Новая СИ".

Литература

1. 24th meeting of the General Conference on Weights and Measures, 2011. On the possible future revision of the International System of Units, the SI.
2. JCGM 200:2012. International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM), 3rd edition.
3. Коган И.Ш., 2015, Альтернативный путь к Новой СИ (Часть 1. О величинах с размерностью единица). – Законодательная и прикладная метрология, 1, с.с. 29-42
4. Kogan J., September 2014. An Alternative Path to a New SI (Part 1. On Quantities With Dimension One). – MetrologyBytes.net. p. 20
5. Кондратов В.Т., 2012, Фундаментальная метрология, http://kondratov.com.ua/index.php/problemy/2-obrazovanie-edinits-fv-i-sistem-edinits/1-problemy-pereopredeleniya-osnovnykh-edinits-si
6. Кононогов С.А., 2014, О переопределении некоторых основных единиц СИ. - Экономика качества. № 3 (7)
7. Foster M.P., 2010. The next 50 years of the SI: a review of the opportunities for the e-Science age. Review Article. Metrologia, 47, R41–R51
8. Mills I.M., Mohr P.J., Quinn T.J., Edwin R Williams E.R., 2006. Redefinition of the kilogram, ampere, kelvin and mole: a proposed approach to implementing CIPM recommendation 1 (CI-2005). Metrologia, 43, p.p. 227-246.


© И. Коган Дата первой публикации 13.10.2015
Дата последнего обновления 13.10.2015

Оглавление раздела Предыдущая Следующая