Ero englanninkielisen ja metrisen järjestelmän välillä

Metrinen järjestelmä ja englantilainen järjestelmä, jota kutsutaan myös imperialistiseksi mittausjärjestelmäksi, ovat molemmat nykyään yleisiä mittausjärjestelmiä.

Suurin ero brittiläisten ja metristen yksiköiden välillä on se, että metriyksiköitä on helpompi muuntaa, koska nämä muunnokset edellyttävät vain kertomista tai jakamista 10: n voimilla. Senttimetrissä on 10 millimetriä, metrissä 100 senttimetriä ja kilometrissä 1000 metriä. Jos haluat muuntaa nämä yksiköt, sinun on siirrettävä vain desimaalipilkku. Esimerkiksi:

Sama pätee metriseen massayksikköön - kilogrammassa on 1 000 grammaa.

Imperiumin yksiköiden muuntaminen on paljon vähemmän suoraviivaista. Otetaan esimerkiksi keisarilliset pituusyksiköt. Jalka on 12 tuumaa, pihalla 3 jalkaa ja mailissa 1760 metriä. 520 jalan muuntaminen mailiksi muuttuisi tältä:

Toinen ero keisarillisten ja metristen yksiköiden välillä on se, missä niitä yleisesti käytetään. Yhdysvalloissa keisarillisia yksiköitä käytetään useimpiin jokapäiväisiin tarkoituksiin, kun taas melkein kaikkialla muualla maailmassa metriset järjestelmäyksiköt ovat yleisempiä.

Seuraava on luettelo joistakin suhteista keisarillisen ja metrisen järjestelmäyksikön välillä:

• 1 tuuma = 2,54 cm
• 1 jalka = 30,48 cm
• 1 mailin = 1.609 km
• 1 punta = 0,454 kg
• 1 gallona = 3,785 L

Imperialin ja metrisen yksikön välinen ero tulee erityisen merkitykselliseksi puhuttaessa perusyksiköistä. Kansainvälinen mittayksikköjärjestelmä (SI), virallinen mittausjärjestelmä, jota käytetään kaikkialla maailmassa, erityisesti tieteellisissä sovelluksissa, perustuu metrijärjestelmiin. Kaikki SI-yksiköt voidaan muodostaa yhdistämällä seitsemän perusyksikköä.

Olet todennäköisesti perehtynyt viivaimen käyttämiseen pituuden mittaamiseen, sekuntikellon ajan mittaamiseen tai asteikkoon massan mittaamiseen, mutta oletko koskaan miettinyt, kuinka tarkkoja nämä laitteet ovat ja kuinka voit olla varma, että kaikki viivaimet ja sekuntikellot ja asteikot mittaavat yhtä hyvin? Ja miten niihin liittyvät yksiköt määriteltiin ensiksi?

Jos ajattelet esimerkiksi puista viivaajaa, sen pituuden vaihtelut voivat olla pieniä kosteuden ja lämpötilan aiheuttaman laajenemisen ja supistumisen vuoksi. Itse asiassa kaikkien materiaalien koko vaihtelee hieman ympäristöolosuhteiden vuoksi, ja ne voivat naarmuilla, epäpuhtauksilla ja muutoksilla ajan myötä. Viime kädessä erittäin tarkkojen tieteellisten mittausten mahdollistamiseksi tarvitsemme tarkkoja tapoja määritellä mittayksiköt.

Kaikki SI-yksiköt voidaan johtaa seitsemästä perusyksiköstä, joista kukin on määritelty tieteellisten perustasojen vakioina seuraavissa osissa kuvatulla tavalla. Huomaa, että tällaista vastaavaa perusmäärittelyjen joukkoa ei ole olemassa imperiumin yksiköille. Imperial-yksiköt johdetaan pikemminkin yksikkömuunnoksina SI-yksiköistä.

Alun perin aika mitattiin päivien kulumisessa. Lopulta nämä päivät jaettiin 24 tuntiin, tunnit jaettiin 60 minuuttiin ja jokainen minuutti 60 sekuntiin.

Keskiaikaisessa Euroopassa rakennetut mekaaniset kellot olivat ensimmäisiä laitteita, jotka tekivät johdonmukaiset ja yhdenmukaiset aikamittaukset. Mutta nyt pystymme huomattavasti enemmän tarkkuuteen. SI-aikayksikkö on toinen, ja 1 sekunti määritellään ajaksi, joka kuluu cesium-133-atomin värähtelyyn 9 192 631 770 kertaa.

Pituus on lineaarisen etäisyyden mitta. Pituuden SI-yksikkö on metri, mutta 1 metrin muodollinen määritelmä on muuttunut vuosien varrella. Alun perin 1 metri määriteltiin pituuden yksikkönä, joka vastaa 10: tä^-7 maapallon kvadrantista, joka kulkee Pariisin läpi.

Myöhemmin valmistettiin platina-iridium-prototyyppisauva ja jaettiin säännöllisesti siihen kopioita. Mutta nyt mittari on määritelty vakionopeuden alipaineessa, c = 299792458 m / s.

Massa mittaa kohteen hitautta tai vastustusta liikkeen muutoksiin. SI-massayksikkö on kg. 1 kg on myös virallisesti määritelty eri tavalla vuosien varrella. Alun perin 1 kg vastasi 1 kuutiometriä vettä maksimitiheyden lämpötilassa.

Myöhemmin, aivan kuten mittarin kohdalla, 1 kg määriteltiin platinan iridiumseoksesta valmistetun sylinterin kansainvälisen prototyypin kilogramman massaksi. Nyt se määritellään Planckin perustavanmukaisena, h = 6,62607015 × 10^-34 kgm²/s.

Tämä konsepti on juuri miltä se kuulostaa. Se on kuinka paljon jotain sinulla on - omenoiden määrä puussa tai atomien määrä omenassa. Vaikka saatat odottaa, että SI-yksikkö olisi yksinkertaisesti jonkin numeerinen määrä, se on itse asiassa toinen yksikkö, jota kutsutaan mooliksi.

1 mooli ainetta sisältää tarkalleen 6,02214076 × 10²³ perusasiat. Tämä luku, joka tunnetaan myös nimellä Avogadron numero, on täsmälleen yhtä suuri kuin atomien lukumäärä 12 grammassa hiili-12: ta, ja se on usein hyvin lähellä nukleonien (protonien ja neutronien) lukumäärää grammassa minkä tahansa tyyppistä tavanomaista ainetta.

Saattaa tuntua epäluuloiselta, että virtaa, pisteen läpi kulkevan latausnopeuden mittaria, pidetään perusyksikkönä varauksen sijasta. Mutta syy tähän on, että virta oli aiemmin ollut helpompi mitata kuin lataus, ja kaikkien yksiköiden tarkkuus riippuu kyvystämme mitata tarkasti perusyksiköt.

Virran SI-yksikkö on ampeeri. Alun perin yksi ampeeri määriteltiin vakiovirraksi, jota tarvitaan kahdelle rinnakkaiselle johtimelle ääretön pituus ja merkityksetön poikkileikkaus, joka on sijoitettu 1 metrin etäisyydelle tyhjiössä 2x voiman käyttämiseksi 10^-7 N toisiaan pituuden yksikköä kohti. Nyt se on määritelty perusvarauksella e = 1,602176634 × 10^–19 C.

Lämpötila on aineen keskimääräisen energian mitta molekyyliä kohti. Fahrenheit- ja Celsius-yksiköitä on käytetty satojen vuosien ajan lämpötilan mittaamiseen. Fahrenheit-asteikolla vesi jäätyy 32 astetta ja kiehuu 212 astetta, mikä määrittelee asteen lisäykset. Celsius-asteikolla vesi jäätyy 0 astetta ja kiehuu 100 astetta.

Kohtalokas virhe näissä yksiköissä on kuitenkin se, että ne eivät ala nollasta. Se, että näillä asteikoilla on mahdollista olla negatiivisia lämpötila-arvoja, tekee asiat nopeasti hämmentäväksi, kun pohditaan, mitä jotain voi tarkoittaa kaksinkertaisen kuumaksi kuin jotain muuta. Mikä on kaksi kertaa niin kuuma kuin 0 astetta?

Lämpötilan SI-yksikkö on Kelvin, jossa 0 Kelvin määritellään absoluuttiseksi 0 tai kylmimmäksi mahdolliseksi lämpötilaksi, mikä voi olla. Kelvin-asteikon lisäyksen koko on sama kuin Celsius-asteikon lisäys, ja 0 Kelvin = -273,15 celsiusastetta. Kelvin määritellään muodollisesti Boltzmannin perusvakion k = 1,380649 × 10 perusteella^{– 23} J / K.

Valovoiman perusyksikkö on kandela (cd). Yleinen kynttilä tuottaa noin 1 cd. Virallinen, tarkka määritelmä on määritelty taajuuden 540 × 10 säteilyn valotehokkuudella¹² Hz.