Глава первая. Основные принципы теплотехнических измерений
Измерением называется определение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Измерение любой физической величины заключается в сравнении ее с другой однородной величиной, условно принятой за единицу. Следовательно, результат измерения U показывает численное соотношение между измеряемой величиной Q и единицей измерения q, т. е. выражается равенством
Q = q U . (1-1)
Согласно уравнению (1-1) величина U находится в обратной зависимости от выбранной единицы q . Если для измерения величины Q взять другую, большую или меньшую единицу q1 то равенство нримет вид:
Q = q1 U1 (1-2)
Сопоставляя уравнения (1-1) и (1-2), получаем;
q U = q1 U1 откуда
Из формулы (1-3) видно, что отношение единиц измерения представляет собой множитель для перехода от результата измерения U , выраженного в единице q , к результату U1, выраженному в единице q1 численно отличающейся от первой.
Для измерения физических величин служат различные средства измерений, которые подразделяются на меры, предназначенные для вещественного воспроизведения принятых единиц физических величин (метр, килограмм, литр и т. п.), и измерительные приборы, предназначенные
для сравнения измеряемых величин с единицами измерений и выработки соответствующей измерительной информации (сигнала) в форме, доступной для наблюдения (манометр, термометр, весы и пр.).
а) Международная система единиц физических величин
До последнего времени в СССР, так же как и в других странах, все еще применяются различные системы единиц физических величин.
Для дальнейшего развития международного научно-технического сотрудничества специальной Международной комиссией была разработана и получила одобрение Международная система единиц, сокращенно обозначаемая СИ (система интернациональная), единая для применения во всех странах мира 1 . ( 1 Международная система единиц (СИ) принята на XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 г. и дополнена на XIV Генеральной конференции в 1971 г.).
Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР (Госстандарт СССР) система единиц СИ с 1963 г. введена в нашей стране как предпочтительная 2 . ( 2 ГОСТ 9867-61. Международная система единиц. В СССР разрабатывается новый ГОСТ «Единицы физических величин», в котором в основу единиц, служащих для обязательного применения, положены единицы Международной системы. В энергетике на основе проекта этого ГОСТ (редакция 1973 т.) введен в действие с 1 января 1«78 г. отраслевой стандарт ОСТ 34-9-350-77 «Единицы физических величин в энергетике».). Система СИ состоит из основных, дополнительных и производных единиц 3 .( 3 В число производных вошли многие единицы из ранее применявшихся систем.).
Основные единицы системы СИ:
метр (м) - длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона-86;
килограмм (кг)- масса, равная массе международного прототипа килограмма;
секунда (с) - время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133;
ампер (А)- сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2•10 -7 Н на каждый метр длины;
кельвин (К) - термодинамическая температура Кельвина, единицей которой является 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды (точка равновесия между твердой, жидкой и газообразной фазами воды);
кандела (кд) - сила света, испускаемого с площади 1/600 000 м 2 сечения полного излучателя, в перпендикулярном к этому сечению направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па;
моль (моль)- количество вещества, содержащее столько же молекул (атомов, частиц), сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг.
В качестве дополнительных единиц приняты:
радиан (рад) - угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиуеу. Радиан равен 57°17'44,8";
стерадиан (ср) - телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы.
Производные единицы системы СИ содержат: механические единицы системы МКС (метр, килограмм, секунда), тепловые - системы МКСГ (метр, килограмм, секунда, градус), электрические и магнитные- системы МКСА (метр, килограмм, секунда, ампер), световые - системы МСС (метр, секунда, свеча), акустические - системы МКС и др.
Наравне с единицами системы СИ допускается также использование наиболее распространенных в настоящее время единиц других систем. Кроме того, некоторые системные и внесистемные единицы допускаются к применению временно, впредь до их изъятия.
Важнейшие производные единицы системы СИ из числа применяемых в энергетике приведены в табл. 1-1.