Измерения: производные единицы

Международная система единиц измерения или система СИ, по международному соглашению, имеет фиксированные единицы измерения для семи основных физических величин: длины, массы, времени, температуры, электрического тока, количества вещества и светимости. Эти единицы называются основными единицами СИ.

Единицы измерения, образованные из основных единиц СИ с помощью математических уравнений, называются производными единицами измерения СИ. Например, отношение единицы СИ к расстоянию (метр; м) и единицы СИ для времени (секунда; с) дает единицу СИ для скорости (метр в секунду; м/с). Другим распространенным способом выражения скорости объекта является использование миль в час (миль/час). Мили в час также считаются производной единицей, даже если основные единицы не являются единицами СИ. В целом, любая производная единица представляет собой комбинацию других единиц.

Производные единицы: объем и плотность

Объем — количественная характеристика пространства, занимаемого объектом. Единица длины определяет единицу объема.  

Производная единица объема СИ — кубический метр (м³), куб с ребром длиной ровно один метр. Чтобы отмерить кубический метр воды, мы могли бы построить кубический ящик с длинами ребер ровно один метр. В этом ящике будет содержаться кубический метр воды или любого другого вещества.  

Другими распространенными единицами объема являются кубический дециметр (дм³) и кубический сантиметр (см³). Куб с длиной ребра ровно в один дециметр (или 10 см) содержит объем в один кубический дециметр (1 дм³ или 1000 см³). Литр (L) — это более распространенное название кубического дециметра. Один литр равен 1000 миллилитров, а один миллилитр равен 1 кубическому сантиметру.

Плотность вещества – это отношение массы вещества к его объему  

Таким образом, единицы плотности определяются единицами массы и длины (объем = длина³). Так как единица измерения массы СИ – килограмм (кг), а объема – кубический метр (м³), производная единица измерения плотности СИ, – килограмм на кубический метр (кг/м³).  

Другая распространенная единица, грамм на кубический сантиметр (г/см³) часто используется для плотности твердых веществ и жидкостей, а грамм на литр (г/л) – для газов.  

Экстенсивные и интенсивные свойства вещества

Единица измерения выражает магнитуду физической величины, которая используется для определения физического свойства материи. Физические свойства могут быть экстенсивными или интенсивными. Если свойство зависит от количества вещества, то это экстенсивное свойство. К экстенсивным свойствам относятся масса, вес и объем. Например, литр молока имеет большую массу, чем чашка молока. Величина экстенсивного свойства прямо пропорциональна количеству рассматриваемого вещества. Напротив, если свойство не зависит от количества вещества, то это интенсивное свойство. Температура является примером интенсивного свойства. Если один литр молока и одна чашка молока оба имеют температуру 20 °C, их температура остается на уровне 20 °C, когда они объединяются. Рассмотрим другой пример, чтобы понять различные, но связанные свойства тепла и температуры. Капелька горячего масла для жарки, брызнувшая на руку, вызывает кратковременный незначительный дискомфорт, а если бы вы пролили на себя горшок с горячим маслом , это вызывало бы серьезные ожоги. И капля масла, и горшок масла имеют одинаковую температуру (интенсивное свойство), но в горшке с маслом содержится гораздо больше тепла (экстенсивное свойство).

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2e, раздел 1.3: Физические и химические свойства и Openstax, Химия 2e, раздел 1.4: Измерения.