ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ВНЕДРЕНИЕ И
ПРИМЕНЕНИЕ «ГСИ. ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН» РД 50-160-79 РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ
Утверждены постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 июня 1979 г. № 2242, срок введения установлен с 01.01.80 Настоящие методические указания определяют порядок внедрения и применения в СССР совокупности единиц физических величин, устанавливаемых ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических величин» (СТ СЭВ 1052-78). 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ1.1. В соответствии с п. 1 постановления Государственного комитета СССР по стандартам № 1449 от 19.03.81 г. о введении в действие стандарта Совета Экономической Взаимопомощи СТ СЭВ 1052-78 «Метрология. Единицы физических величин», утвержденного на 43 Заседании ПКС СЭВ, СТ СЭВ 1052-78 применяется в народном хозяйстве СССР путем введения его в ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических величин». В соответствии с п. 3 упомянутого постановления был утвержден ГОСТ 8.417-81 со сроком введения в действие с 1 января 1982 г. Действие СТ СЭВ 1052-78 непосредственно в качестве государственного стандарта (постановление Государственного комитета СССР по стандартам № 113 от 6 апреля 1979 г.) постановлением № 1449 (п. 4) было ограничено до 1 января 1982 г. В соответствии с п. 5 постановления № 1449 внедрение ГОСТ 8.417-81 следует осуществлять в соответствии с порядком, установленным постановлением Государственного комитета СССР по стандартам № 113 от 6 апреля 1979 г. и программами мероприятий министерств и ведомств. Действие методических указаний РД 50-160-79 распространяется (п. 6 постановления № 1449) на ГОСТ 8.417-81. 1.2. ГОСТ 8.417-81 устанавливает единицы физических величин (в дальнейшем - единицы), применяемые в СССР, в договорно-правовых отношениях между странами и используемые во всех видах деятельности органов СЭВ, а также наименования, обозначения и правила применения этих единиц. Стандарт не ограничивает применения тех или иных единиц в научных исследованиях и публикациях теоретического характера в области естествознания. К научным исследованиям и публикациям теоретического характера относятся исследования и публикации, в которых не рассматриваются не используются результаты практических измерений конкретных физических величин. Стандарт не распространяется на единицы величин, оцениваемых по условным шкалам. Условные шкалы обычно вводятся для величин, связь которых с основными величинами до сих пор однозначно не установлена. К таким шкалам, кроме упомянутых в стандарте шкал твердости металла и светочувствительности фотоматериалов, можно отнести шкалы волнения на море, землетрясений, системы координат цвета и др. Стандарт не устанавливает единицы счета, экономических показатели и других нефизических величин. 1.3. Наименования физических величин, приведенные в ГОСТ 8.417-81, не являются предметом стандартизации, поэтому при их использовании не следует делать ссылку на названный стандарт. В таких случаях надо руководствоваться стандартами, устанавливающими терминологию в области величин (см. приложение 3). 1.4. Размерности физических величин выражены в стандарте и в настоящих методических указаниях (МУ) в размерной системе длина - масса время - сила электрического тока - температура - количество вещества -сила света (L, М, Т, I, Θ, N, J), соответствующей группе основных единиц СИ, и приведены лишь для облегчения идентификации величин, хотя следует иметь в виду, что размерности величин не дают полной информации об их физической природе. 2. ВНЕДРЕНИЕ ГОСТ 8.417-812.1. Внедрение ГОСТ 8.417-81 должно осуществляться всеми министерствами и ведомствами СССР и союзных республик по программам мероприятий, разработанным в соответствии с программой внедрения этого стандарта в СССР. Программы мероприятий по внедрению ГОСТ 8.417-81 в министерствах и ведомствах СССР согласуются с Госстандартом СССР, а программы мероприятий по внедрению ГОСТ 8.417-81 в министерствах и ведомства: союзных республик - с органами, уполномоченными для этой цели советами министров союзных республик и с республиканскими управлениям Госстандарта СССР. 2.2. Согласованные с Госстандартом СССР программы мероприятий по внедрению ГОСТ 8.417-81 утверждаются министерствами и ведомствами СССР и советами министров союзных республик. 2.3. Мероприятия, предусмотренные в программах (по п. 2.2) доводятся до сведения всех предприятий и организаций министерств и ведомств Предприятиям и организациям следует в соответствии с программам; мероприятий министерств и ведомств составить свои программы мероприятий по внедрению ГОСТ 8.417-81. 2.4. При разработке программ мероприятий по внедрению ГОСТ 8.417-81 следует: 2.4.1. Обеспечить применение новых единиц в первую очередь: при выпуске новой продукции (прежде всего новых средств измерений); при разработке и издании новых государственных стандартов и другой нормативно-технической, конструкторской и технологической документации; при аттестации рабочих эталонов и образцовых средств измерений; при издании публикаций всех видов (включая учебники и учебные пособия); при проведении учебного процесса в высшей и средней школе; при осуществлении радио- и телевизионных передач. 2.4.2. Приведение в соответствие с требованиями ГОСТ 8.417-81 выпускаемой промышленной продукции, находящихся в эксплуатации рабочих средств измерений, действующих государственных стандартов, нормативно-технической, конструкторской и технологической документации и публикаций должно осуществляться постепенно в сроки, устанавливаемые в программах мероприятий по, внедрению ГОСТ 8.417-81 в соответствии с п. 2.5 настоящих МУ. 2.5. Программы министерств и ведомств СССР и союзных республик, а также программы предприятий и организаций должны содержать следующие основные мероприятия. 2.5.1. Анализ используемых единиц и величин и применяемых расчетных формул. 2.5.2. Составление нормативных документов, устанавливающих перечни единиц, подлежащих применению. При этом следует иметь в виду, что данные документы должны содержать все производные единицы СИ, которые следует применять в министерстве, ведомстве, отрасли, на предприятии и т.д. При составлении перечней производных единиц СИ может оказаться, что требуемые производные единицы не будут содержаться в ГОСТ 8.417-81 или в настоящих МУ. Их необходимо образовать с помощью определяющих уравнений в соответствии с правилом, приведенным в приложении 1 к ГОСТ 8.417-81. В этом случае перечни единиц должны быть согласованы с органами Госстандарта СССР. 2.5.3. Выявление объектов, подлежащих первоочередному переводу на новые единицы (вновь выпускаемая продукция, вновь разрабатываемые и пересматриваемые нормативно-технические документы и прежде всего вновь разрабатываемые и выпускаемые средства измерений и испытаний). При определении сроков перевода на новые единицы вновь выпускаемой промышленной продукции (включая измерительную технику) возможны следующие три случая. 1-й случай. Продукция, намечаемая к выпуску, находится на стадии разработки технического задания, но конструкторская документация еще не разработана. В этом случае необходимо применять только единицы, устанавливаемые ГОСТ 8.417-81. Допускается дополнительно в скобках приводить числовые значения в старых единицах. Например, 100 кПа (1 кгс/см2). 2-й случай. На продукцию кроме технического задания разработана также конструкторская и технологическая документация, но в производство изделие еще не поступило. В этом случае разработчиком и изготовителем составляется план-график доработки всей документации в новых единицах, который согласуется с Госстандартом СССР и утверждается министерством. 3-й случай. Начато серийное производство изделия. Здесь возможна два варианта: если продукция не перспективная и предусмотрено прекращение производства в течение 1 - 2 лет, то документация не пересматривается. Если же продукция перспективна и намечено ее дальнейшее производство, то составляется план-график доработки необходимой документации в новых единицах, который согласуется с Госстандартом СССР и утверждается министерством. 2.5.4. Определение очередности и сроков пересмотра действующих государственных стандартов, нормативно-технической, конструкторской и технологической документации, подлежащих приведению в соответствии с ГОСТ 8.417-81. 2.5.5. Составление перечней рабочих эталонов и исходных образцовых средств измерений метрологических служб министерств и ведомств, подлежащих приведению в соответствие со стандартом органами Госстандарта СССР и направление этих перечней в органы Госстандарта СССР и (или) метрологическим институтам в соответствии с их специализацией. 2.5.6. Составление перечней образцовых средств измерений, подлежащих приведению, в соответствие со стандартом силами министерств и ведомств СССР и союзных республик, а также составление планов-графиков их переградуировки. 2.5.7. Составление перечня рабочих средств измерений, подлежащих переградуировке, и установление сроков переградуировки. При этом целесообразно совмещать, где это возможно, сроки пересмотра документации (по п. 2.5.4) и переградуировки рабочих средств измерений с плановыми сроками пересмотра документации, сроками ремонта и поверки средств измерений. 2.5.8. Проведение мероприятий по широкой пропаганде и изучению ГОСТ 8.417-81. 3. ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ ГОСТ 8.417-813.1. По разд. I «Общие положения» п. 1.1. ГОСТ 8.417-81 Предусматривает переход в стране на обязательное применение единиц Международные системы (СИ)*, представляющей собой основу для унификации единиц физических величин во всем мире. ________ * При использовании сокращенного наименования Международной системы единиц (SI, СИ) рекомендуется произносить его «Эс-И» и не сопровождать словом «система», поскольку оно уже входит в наименование в виде буквы «с». Например, следует писать и говорить «единицы СИ», а не «единицы системы СИ». Этот, пункт содержит также разрешение применять десятичные кратные и дольные от единиц СИ (десятичные кратные и дольные единицы), правила образования и выбора которых указаны в п. 3.4 настоящих МУ. П.1.2. ГОСТ 8.417-81 допускает наряду с единицами СИ применение ограниченного числа других единиц (не входящих в СИ), которые не во всех случаях в настоящее время целесообразно заменять единицами СИ, Их сочетаний с единицами СИ, а также десятичных кратных и дольных от них (например, киловатт-час и ампер-час в электротехнике). П.1.3. Единицы, перечисленные в табл. 8 ГОСТ 8.417-81, должны быть изъяты в срок, который будет установлен в соответствии с международными соглашениями, однако их разрешается использовать только в случаях, в которых они применялись ранее. Единицы, помещенные в приложении 2 к ГОСТ 8.417-81, кратные и вольные от них и их сочетания с другими единицами изымаются из обращения в сроки, предусмотренные программами мероприятий по переходу на единицы СИ, разработанными в соответствии с разд. 2 настоящих МУ. Конкретные указания о заменяющих единицах для различных практических случаев должны включаться в нормативно-технические документы (НТД), разрабатываемые в соответствии с п. 2.5.2 настоящих МУ. П.1.4. В целях перехода к совокупности единиц, устанавливаемых ГОСТ 8.417-81, должна быть пересмотрена вся действующая НТД на выпускаемую продукцию, сырье и материалы. Единицы СИ должны вводиться в НТД постепенно, при ее разработке или пересмотре в соответствии с ежегодными планами стандартизации или с планами пересмотра отраслевой НТД. Допускается сохранять такие единицы, приведенные в табл. 6 ГОСТ 8.417-81, если они использовались в ранее действовавшей НТД. При выражении значений величин в новых единицах, заменяющих единицы, указанные в приложении 2 к ГОСТ 8.417-81, допускается до полного перехода к совокупности единиц, устанавливаемых стандартом, дополнительно приводить значения величин в этих последних единицах (нельзя приводить обозначения этих единиц без числовых значений), помещая их в скобках, в отдельной графе таблицы, в примечании или сноске, на параллельной шкале графика или на оси диаграммы. Так же, как и для НТД, в переходный период во всех видах публикаций (научно-технической, общественно-политической и экономической литературе), если необходимо установить связь значений физических величин, выраженных в ранее не применявшихся единицах СИ, со значениями, выраженными в единицах, подлежащих изъятию, допускается дополнительно приводить эти значения в скобках, в отдельной графе таблицы и т.д. П.1.5. При разработке стандартов на средства измерений необходимо предусматривать выпуск средств измерений, градуированных только в единицах, устанавливаемых пп. 1.1, 1.2 ГОСТ 8.417-81. Во избежание ошибок при отсчитывании показаний выпуск средств измерений с двойными шкалами не допускается. П.1.7. Стандарт требует, чтобы все виды обучения велись на основе совокупности единиц, вводимых пп. 1.1 и 1.2 ГОСТ 8.417-81, с целью выработки у учащихся привычки пользоваться в основном взаимосвязанными единицами СИ и освобождения в будущем от бесполезной затраты труда и времени, вызываемой применением разрозненного множества узкоспециализированных единиц, находящихся в сложных соотношениях. В исторических экскурсах могут приводиться сведения о применявшихся ранее единицах и системах единиц, однако основная часть предмета должна излагаться и примеры и задачи должны приводиться только в единицах СИ и допускаемых к применению наравне с ними. Разрешается давать упрощенные определения единиц учащимся, например, метра - как расстояния между штрихами, нанесенными на прототипе, секунды - как 1/86400 части средних солнечных суток. П.1.8. Порядок и сроки переградуировки рабочих средств измерений, градуированных в старых единицах, подлежащих изъятию, находящихся в эксплуатации, устанавливаются в каждой отрасли в соответствий с планом внедрения ГОСТ 8.417-81 и согласовываются с Госстандартом СССР. 3.2. По разд. 2 «Единицы Международной системы» ГОСТ 8.417-81 устанавливает обязательное применение Международной системы единиц. В табл. 1 и 2 Стандарта приведены основные и дополнительные единицы СИ, их наименования, обозначения и определения. Производные единицы СИ образуются с помощью простейших уравнений связи. Для образования производных единиц величины в уравнениях связи принимаются равными единицам СИ. При этом коэффициенты пропорциональности в уравнениях связи между единицами равны безразмерной единице, т.е. уравнения связи между единицами по форме идентичны уравнениям между величинами. Согласованная таким образом система единиц называется когерентной. Правило образования когерентных производных единиц СИ вместе с поясняющими его примерами помещено в приложении 1 к ГОСТ 8.417-81. В табл. 3 ГОСТ 8.417-81 приведены примеры производных единиц СИ, наименования которых образованы из наименований основных и дополнительных единиц. Кроме того, девятнадцати производным единицам СИ присвоены специальные наименования (табл. 4 ГОСТ 8.417-81). В табл. 5 стандарта приведены примеры производных единиц СИ, наименования которых образованы с помощью производных единиц СИ, имеющих специальные наименования. В приложении 1 к настоящим МУ приведен более подробный перечень единиц СИ, сгруппированных по разделам физики. Однако и этот перечень нельзя считать исчерпывающим, содержащим все производные единицы СИ, применяемые в различных отраслях народного хозяйства. Более полные перечни производных единиц СИ следует приводить в отраслевых стандартах, стандартах предприятий и другой НТД по единицам, образовывая производные единицы СИ по правилу, приведенному в приложении 1 к ГОСТ 8.417-81. 3.3. По разд. 3 « Единицы, не входящие в СИ» П.3.1. Существует ограниченная группа единиц, которые не во всех случаях возможно заменить единицами СИ. В табл. 6 ГОСТ 8.417-81 помещен перечень единиц, допускаемых к применению наравне с единицами СИ без ограничения срока. Однако стандарт допускает их применение лишь в обоснованных случаях, т.е. тогда, когда замена их единицами СИ при современном состоянии соответствующих областей техники и народного хозяйства вызвала бы неоправданные затруднения. Единицы времени - минута, час, сутки - не могут быть полностью изъяты в связи с тем, что исчисление времени связано с обращением Земли вокруг Солнца, и обойтись только секундой и кратными ей единицами было бы чрезвычайно трудно. Однако промежутки времени, меньшие секунды, должны выражаться только в единицах, дольных от секунды (миллисекундах. микросекундах, наносекундах). Единицы плоского угла - градус, минута, секунда - не могут быть изъяты, так как угловая единица СИ - радиан-находится в иррациональном соотношении с исключительно важной для практики единицей - прямым углом. В полном угле (360°) содержится 2π радиан, поэтому нельзя градуировать в радианах лимбы, являющиеся неотъемлемой частью многих угломерных приборов. Таким образом, для практических измерений радиан неудобен, но он имеет большое значение для теоретических работ, в частности, для математики. Единицы массы - тонна, объема и вместимости - литр включены в табл. 6 ГОСТ 8.417-81 в связи с их чрезвычайно широким применением в народном хозяйстве. Можно, однако, предполагать-, что в будущем, после полного усвоения всеми единиц СИ, эти единицы возможно будет заменить равными им десятичными кратными или дольными от единиц СИ: тонну - мегаграммом (Mg, Mr), литр - кубическим дециметром (dm3, дм3). Остальные единицы табл. 6 могут применяться наравне с единицами СИ, но только в специальных областях: атомная единица массы - в атомной физике; астрономическая единица, световой год, парсек - в астрономии; диоптрия - в оптике; гектар - в сельском и лесном хозяйстве; электронвольт - в физике; вольт-ампер и вар - в электротехнике. Наравне с единицами СИ без ограничения срока допускается также применять десятичные кратные и дольные от единиц, приведенных в табл. 6 ГОСТ 8.417-81 (за исключением единиц, названных в примечании к табл. 6), и их сочетания с единицами СИ и кратными и дольными от них, причем допускается применять не любые возможные сочетания, а лишь те, которые уже широко распространены. Это ограничение введено в предвидении, что настанет время, когда на очередь встанет вопрос об изъятии из употребления подобных сочетаний и поэтому не следует идти на свободное их образование, а наоборот, поскольку изъятие укоренившихся единиц представляет большие трудности, нужно уже сейчас, при внедрении ГОСТ 8.417-81 ограничиваться лишь самыми необходимыми отступлениями от единиц СИ. П.3.2. Без ограничения срока разрешается применять относительные и логарифмические единицы за исключением единицы непер. Эти единицы не связаны с какой-либо системой единиц, гак как не зависят от выбора основных единиц и во всех системах остаются неизменными. Поэтому переход в стране на единицы СИ не затрагивает этих единиц и они будут сохранены. Перечень некоторых относительных и логарифмических величин и их единиц дан в табл. 7 ГОСТ 8.417-81. В примечании к табл. 7 показано, как при необходимости можно указать значение исходной величины. В табл. 2 приложения 3 к ГОСТ 8.417-81 приведено несколько значений исходных величин, принятых в мировой практике. Привести более широкий перечень значений исходных величин в основополагающем нормативно-техническом документе по единицам физических величин, каким является ГОСТ 8.417-81, не представляется возможным, поскольку эти значения в каждой области могут изменяться, в частности, многие из них зависят от используемой элементной базы. При выражении в логарифмических единицах разности уровней мощностей или амплитуд двух сигналов всегда существует квадратическая связь между отношением мощностей и соответствующим ему отношением амплитуд колебаний, поскольку параметры сигналов определяются для одной и той же нагрузки Z, т.е. обозначениями, приведенными в табл. 7). На основании сказанного в табл. 7 приведено следующее определение бела:
В теории автоматического регулирования часто определяется логарифм отношения . В этом случае между отношением мощностей и отношением соответствующих напряжений нет квадратической зависимости. Вместе с тем в силу ранее сложившейся практики применения логарифмических единиц, несмотря на отсутствие квадратической связи между отношением мощностей и соответствующим ему отношением амплитуд колебаний, и в этом случае принято единицу «бел» определять следующим образом:
Задача установления связи между напряжениями и мощностями, если она ставится, решается путем анализа электрических или других цепей. П.3.4. Замена единиц, приведенных в приложении 2 к ГОСТ 8.417-81, единицами СИ повлечет за собой в некоторых случаях изменение коэффициентов в расчетных формулах. При этом необходимо иметь в виду, что существует два вида формул: уравнения связи между величинами и уравнения связи между числовыми значениями. В первых символы означают конкретные величины, например, конкретную длину, массу, силу, давление и т.д. В этом случае числовой коэффициент уравнения зависит только от выбора модели объекта, описываемой уравнением, но не зависит от выбора единиц, в которых могут быть выражены величины. Например, если однородное тело имеет массу m и объем V, то плотность ρ вещества, из которого состоит тело, может быть найдена по формуле ρ = m/V, которая остается неизменной при любом выборе единиц для выражения массы m, объема V и плотности ρ. В уравнении связи между величинами числовой коэффициент может измениться лишь при перемене описываемой им модели объекта, например, при переходе от нерационализованной формы уравнений электромагнитного поля к рационализованной. В уравнениях второго вида символы означают отвлеченные числа, которые всецело зависят от выбора единиц соответствующих величин. Поэтому числовые коэффициенты в них также изменяются, если применяемые единицы всех величин не принадлежат к единой когерентной системе (например, СИ). Наличие в формуле числового коэффициента, зависящего от выбора единиц, является характерным признаком уравнений этого вида. К ним, в частности, относятся все эмпирические формулы. При переходе к единицам СИ числовой коэффициент в ряде формул второго вида (за исключением эмпирических формул) превращается в единицу и формула принимает вид, идентичный с уравнением связи между величинами. Определение новых числовых коэффициентов следует производить способом, описанным в приложении 2. При расчетах рекомендуется использовать формулы, написанные в форме уравнений связи между величинами, т.е. формулы, не содержащие числовых коэффициентов, зависящих от выбора единиц. При подстановке в такие формулы числовых значений величин, выраженных в единицах СИ, результат будет получаться также в единицах СИ, и не потребуется затрачивать время на проверку правильности выбора единиц и выявление, в каких единицах выражен результат. Если полученное числовое значение будет на много порядков отличаться от единицы, следует выразить его в подходящих кратных или дольных единицах или написать в виде произведения числа на соответствующую степень десяти. При пересчете новое значение следует округлить так, чтобы по своей точности оно соответствовало исходному значению. Если пересчет производится путем умножения числового значения на некруглый множитель (например, 9,80665 или 133,322), причем точность множителя заведомо выше требуемой, его можно округлить, оставив в нем, однако, столько цифр, чтобы его округление не повлияло на те значащие цифры результата, которые будут оставлены в нем после округления. Множители и результаты пересчета следует округлять по общепринятым правилам округления чисел. Изъятие единицы силы и веса - килограмм-силы (kgf, кгс) будет способствовать ликвидации существующего смешения понятий массы и веса. Масса будет выражаться в килограммах (граммах, мегаграммах, миллиграммах и т.д.), а вес, как и любая другая сила - в ньютонах (килоньютонах, миллиньютонах и т.д.). Понятие массы следует использовать во всех случаях, когда имеется в виду свойство тела или вещества, характеризующее их инерционность и способность создавать гравитационное поле, понятие веса - в случаях, когда имеется в виду сила, возникающая вследствие взаимодействия с гравитационным полем. Масса m не зависит от ускорения свободного падения g, вес пропорционален этому ускорению (равен mg). В стандартах, в спецификациях и на чертежах должна указываться масса изделий (ГОСТ 1.5-85 и ГОСТ 2.108-68), вес должен указываться лишь в случаях, когда речь идет о силе воздействия изделия на основание под действием земного притяжения (в случае объектов, расположенных на Земле). 3.4. По разд. 4 «Правила образования десятичных кратных и дольных единиц, а также их наименований и обозначений» П.4.1. В соответствии с пп. 1.1; 1.2 и 1.3 ГОСТ 8.417-81 разрешается применять десятичные кратные и дольные единицы, наименования которых следует образовывать путем присоединения приставок (Международный комитет мер и весов присвоил им наименование «Приставки СИ»), охватывающих диапазон множителей от 10-18 до 1018 (см. табл. 9 ГОСТ 8.417-81). Кратные и дольные единицы рекомендуется выбирать так, чтобы размеры единицы и выражаемой в ней величины не отличались друг от друга на много порядков, т.е. чтобы числовые значения величины находились в диапазоне от 0,1 до 1000. Вместе с тем следует сводить до минимума количество применяемых кратных и дольных единиц, чтобы облегчить выработку привычки к этим единицам, т.е. чтобы выражаемые в них значения величин обладали нужной информативностью и легко воспринимались. С этой целью ГОСТ 8.417-81 помещено приложение 3, содержащее рекомендации по выбору десятичных кратных и дольных единиц, а также табл. 1, в которой приведены рекомендации по применению десятичных кратных и дольных от единиц СИ. Представленные в таблице кратные и дольные единицы для данной физической величины не следует считать исчерпывающими, так как они могут не охватывать диапазоны физических величин в развивающихся и во вновь возникающих областях науки и техники. Тем не менее, рекомендуемые кратные и дольные от единиц СИ способствуют единообразию представления значений физических величин, относящихся к различным областям техники. В п. 2.5.2. настоящими МУ предусмотрено включение в отраслевые нормативные документы по единицам указаний о рекомендуемых для отрасли десятичных кратных и дольных единицах. ГОСТ 8.417-81 не запрещает выражать числовые значения величин в виде произведения числа на целую степень десяти (положительную или отрицательную). Такой способ пригоден для любых значений, лежащих как в пределах, так и за пределами множителей, для которых приняты приставки СИ, и гарантирует от ошибок, вызванных нетвердым знанием обозначений приставок СИ и соответствующих им множителей. В соответствии с п. 4 приложения 3 ГОСТ 8.417-81 для снижения вероятности ошибок при расчетах десятичные кратные и дольные единицы рекомендуется подставлять только в конечный результат, а в процессе вычислений все величины выражать в единицах СИ, заменяя приставки степенями числа 10. Наряду с этим, при выполнении типовых расчетов часто оказывается более рациональным в расчетные формулы подставлять значения величин в десятичных кратных и дольных единицах. Это, например, очень характерно при расчетах в строительстве и в машиностроении. П.4.3. Стандарт не предусматривает возможности исключать последнюю букву приставки при слиянии ее с наименованием единицы. Поэтому сокращение «мегом» следует признать не соответствующим п. 4.4 стандарта, и оно подлежит замене наименованием «мегаом». П.4.4. Производные единицы, образованные как произведение или отношение единиц, должны рассматриваться как нечто целое, не подлежащее подразделению на составные части, и, следовательно, приставки должны присоединяться к ним как к целому, т.е. к наименованию первой единицы, входящей в произведение или отношение. Это Положение и отражено в первой части пункта. В ряде случаев, для большей наглядности и лучшей воспринимаемости, стараются выбирать единицы, входящие в произведение или отношение, удобные для выражения встречающихся в практике величин, образующих данную производную величину. Таким образом были образованы многие единицы, способствовавшие становлению и развитию различных отраслей науки и техники. Они глубоко внедрились в практику, и было бы затруднительно сразу же изъять их из употребления. Поэтому во второй части пункта допускается применять такие единицы, однако лишь в обоснованных случаях, т.е. в случаях, когда такие единицы широко распространены, и переход к единицам, образованным в соответствии с первой частью пункта, связан с большими затруднениями. В интересах упрощения и унификации единиц следует постепенно переходить к правильно образованным кратным и дольным единицам (например, от ампера на квадратный миллиметр - к мегаамперу на квадратный метр, от киловольта на сантиметр - к мегавольту на метр и т.д.). Под исходными единицами подразумеваются единицы, наименования которых не. содержат приставок. П.4.5. При образовании кратных и дольных от единиц, возведенных в степени, следует иметь в виду, что нельзя отождествлять приставку, присоединенную к наименованию единицы и являющуюся грамматической частью нового наименования, с множителем, которому она соответствует. Поэтому нельзя трактовать обозначение кратной или дольной единицы как произведение обозначений приставки и единицы. В этом случае возведение кратной или дольной единицы в степень пришлось бы трактовать как возведение в степень только исходной единицы, аналогично тому, как трактуется в алгебре произведение ab2 (здесь а - аналог обозначения приставки, b - аналог обозначения исходной единицы). При таком понимании обозначение cm2 соответствовало бы единице «сантиквадратный метр», т.е. 0,01 m2, в то время как в действительности cm2 означает квадратный сантиметр, т.е. 0,0001 m2. Рекомендации по выбору десятичных кратных и дольных единиц приведены выше при пояснении п. 1.1 ГОСТ 8.417-81 (см. разд. 3.1 настоящих МУ) и в приложении 3 к стандарту. В этом же приложении (табл. 1) приведены рекомендуемые для применения сгруппированные по разделам физики десятичные кратные и дольные от единиц СИ и от единиц, допущенных к применению наравне с единицами СИ. 3.5. По разд. 5 «Правила написания обозначений единиц». П.5.1. Введение ГОСТ 8.417-81 обязательного применения международных обозначений единиц во всех видах деятельности и в документации органов СЭВ, а также при договорно-правовых взаимоотношениях между страдами - членами СЭВ (включая сопроводительную документацию при товарообмене и маркировку изделий) означает введение единого общего языка единиц, который не только упростит многие виды деятельности внутри страны, но и облегчит обмен информацией и товарами с другими странами. ГОСТ 8.417-81 устанавливает также обязательное применение международных обозначений единиц при указании единиц физических величин на табличках, шкалах и щитках средств измерений. Во всех других случаях применения обозначений единиц в народном хозяйстве СССР предпочтение следует отдавать русским обозначениям, однако применение международных обозначений единиц не запрещается. Нельзя лишь применять в одном и том же издании одновременно международные и русские обозначения, если это не специальные материалы по единицам физических величин. К обозначениям единиц и к их наименованиям нельзя добавлять буквы (слова), указывающие на физическую величину или на объект, например, п. м. или пм (погонный метр), укм (условный квадратный метр), экм (эквивалентный квадратный метр), нм3 или Нм3 (нормальный кубический метр), тут (тонна условного топлива), % весовой (весовой процент), % объемный (объемный процент). Во всех таких случаях определяющие слова следует присоединять к наименованию величины, а единицу обозначать в соответствии со стандартом. Например, погонная длина 5 м, эквивалентная площадь 10 м2, объем газа (приведенный к нормальным условиям) 100 м3, масса топлива (условного) 1000 т, массовая доля 10 %, объемная доля 2 % и т.д. Сказанное выше относится и к международным обозначениям единиц. Не следует обозначения единиц называть размерностями. Под размерностями производных величин следует понимать произведения степеней размерностей основных величин, подобные помещенным в графе 2 табл. 1, 3 - 5 ГОСТ 8.417-81. П.5.2. В отличие от предшествовавших советских стандартов на единицы, в которых предусматривалось печатание русских обозначений единиц курсивом и строчными буквами, в ГОСТ 8.417-81 форма написания русских обозначений единиц приведена в соответствие с правилами, принятыми 9-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1948 г.). Это требование распространяется и на машинописные тексты, в которых (в случае отсутствия пишущих машинок с латинским и греческим шрифтами) международные обозначения единиц вписываются от руки. Написание обозначений единиц прямым шрифтом позволяет легко отличать их от обозначений физических величин, которые по международным соглашениям всегда печатаются наклонным шрифтом (курсивом). Вторым отличием является печатание русских обозначений единиц, названных в честь ученых, с прописной (заглавной) буквы. Это правило, также принятое 9-й Генеральной конференцией по мерам и весам, позволяет увеличить количество букв, которые можно использовать для обозначений единиц, а в некоторых обозначениях сократить количество букв, включенных в обозначение. П.5.5. Этот пункт следует дополнить рекомендациями: когда в тексте приводят ряд (группу) числовых значений, выраженных одной и той же единицей физической величины, эту единицу указывают только после последней цифры, например, 5,9; 8,5; 10,0; 12,0 mm; 10×10×50 mm; 20; 50; 100 kg; при указании интервала числовых значений физической величины ее единицу указывают только после последней цифры, например, от 0,5 до 2,0 mm, но предельные отклонения следует писать (25 ± 2)°С или 25 °С ± 2 °С, как это установлено ГОСТ 8.417-81. К правилам, приведенным в разд. 5 ГОСТ 8.417-81, следует добавить, что обозначения единиц, совпадающие с наименованиями этих единиц, по падежам и числам изменять не следует, если они помещены после числовых значений, а также в заголовках граф, боковиков таблиц и выводов, в пояснениях обозначений величин к формулам. К таким обозначениям относятся: бар, бэр, вар, моль, рад. Следует писать: 1 моль; 2 моль; 5 моль и т.д. Исключение составляет обозначение «св. год», которое изменяется следующим образом: 1 св. год; 2, 3, 4 св. года; 5 св. лет. 4. ПРАВИЛА НАПИСАНИЯ НАИМЕНОВАНИЙ ЕДИНИЦПри применении единиц физических величин следует руководствоваться следующими правилами склонения и образования наименований производных единиц: 4.1. В наименованиях единиц площади и объема применяются прилагательные «квадратный» и «кубический», например, квадратный метр, кубический миллиметр. Эти же прилагательные применяются и в случаях, когда единица площади или объема входит в производную единицу другой величины, например, кубический метр в секунду (единица объемного расхода) кулон на квадратный метр (единица электрического смещения). Если же вторая или третья степень длины не представляют собой площади или объема, то в наименовании единицы вместо слов «квадратный» или «кубический» должны применяться выражения «в квадрате» или «во второй степени», «в кубе» или «в третьей степени». Например, килограмм-метр в квадрате в секунду (единица момента количества движения); килограмм-метр в квадрате (единица динамического момента инерции); метр в третьей степени (единица момента сопротивления плоской фигуры). 4.2. Наименования единиц, помещаемых в знаменателе, пишутся с предлогом «на» по аналогии с наименованием единиц: ускорения - метр на секунду в квадрате, кинематической вязкости - квадратный метр на секунду, напряженности электрического поля - вольт на метр. Исключение составляют единицы величин, зависящих от времени в первой степени и характеризующих скорость протекания процесса; в этих случаях наименование единицы времени, помещаемой в знаменателе, пишется с предлогом «в», по аналогии с наименованиями единиц: скорости - метр в секунду, угловой скорости - радиан в секунду. 4.3. Наименования единиц, образующих произведения, при написании соединяются дефисом (короткой черточкой, до и после которой не оставляется пробел), по аналогии с наименованиями единиц: ньютон-метр, ампер-квадратный метр, секунда в минус первой степени-метр в минус второй степени. 4.4. При склонении наименований производных единиц, образованиях как произведения единиц, изменяется только последнее наименована в относящееся к нему прилагательное «квадратный» или «кубический», например: момент силы равен пяти ньютон-метрам, магнитный момент равен трем ампер-квадратным метрам, 4.5. При склонении наименований единиц, содержащих знаменатель, изменяется только числитель по правилу, установленному в п. 4.4 для произведений единиц, например, ускорение, равное пяти метрам на секунду в квадрате; удельная теплоемкость, равная четырем десятым джоуля на килограмм-кельвин. ПРИЛОЖЕНИЕ 1ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ ПО РАЗДЕЛАМ ФИЗИКИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2ПЕРЕСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ В
ФОРМУЛАХ ПРИ ПЕРЕХОДЕ Существуют расчетные формулы, в которых коэффициент определяется самим характером зависимости между величинами и при переходе к когерентным единицам не превращается в число один. К таким формулам относятся, например, формула для площади круга S = πr2, объема сферы , кинетической энергии тела . Однако во многие расчетные формулы, представляющие собой по существу уравнения связи между числовыми значениями, входят числовые коэффициенты, зависящие от выбора единиц, в которых выражены входящие в формулу числовые значения. Например, формула для крутящего момента Мкр имеет вид
если Мкр выражен в кгс. см, мощность N - в л. с. и угловая скорость ω - в об/мин. В подобных формулах при переходе к единицам СИ числовой коэффициент становится равным единице (числу один). Такие формулы отражают физические зависимости. Существуют также чисто эмпирические формулы, т.е. формулы с искусственно подобранными показателями степеней, в которые входят не все характеризующие явление величины. Числовые коэффициенты в этих формулах, как правило, не равны числу один при любом выборе единиц. Примером такой формулы является зависимость коэффициента теплоотдачи α при пузырьковом кипении воды от плотности теплового потока q и давления р
где α - в ккал/(м2·ч·°С), q - в ккал/(м2·ч) и р - в кгс/см2. При выборе других единиц для α, q и р, например, единиц СИ, коэффициент в этой формуле изменяется, но остается отличным от числа один. Напишем подобную формулу в общем виде
Для определения нового коэффициента k следует исходить из очевидного положения, что числовые значения величин обратно пропорциональны размерам единиц т.е. где А2, А1 - числовые значения величины А, выраженные соответственно в единицах [A]2 и [A]1. Обозначим отношение прежней и новой единиц величины А через А0 и соответственно для величин В, С, D, ... - через В0, С0, D0, .... Из соотношения (2) следует, что для определения новых числовых значений A2, В2, С2, ... нужно прежние значения А1, В1, С1, ... умножить на отношения единиц A0, B0, C0, ... Если коэффициент k в формуле (1) был равен k1, то при переходе к новым единицам он станет равным k2, причем его значение должно быть таким, чтобы равенство (1) удовлетворялось при новых числовых значениях А2, В2, С2, ... Новый коэффициент k2, удовлетворяющий этому условию, можно найти по формуле Пример. Найти коэффициент k2 в приведенной в качестве примера формуле для коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении воды, если в ней все числовые значения выразить в единицах СИ. Для наглядности сведем все величины в таблицу.
По формуле (3) получаем
Таким образом, формула в единицах СИ напишется в виде α = 0,56q0,7·р0,15. ПРИЛОЖЕНИЕ 3РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ПРИМЕНЕНИЮ НАИМЕНОВАНИЙ Наименование физической величины должно точно и однозначно отражать сущность отображаемого им свойства объекта или параметра явления или процесса. Как правило, для каждой физической величины следует применять одно наименование (термин). Рекомендуется использовать наименования величин, включенные в настоящие методические указания. Для величин, не включенных в методические указания, следует использовать наименования, принятые в терминологических стандартах или рекомендациях Комитета научно-технической терминологии АН СССР. 1. Не следует в определениях величин допускать упоминание единиц физических величин, так как физический смысл величин не должен зависеть от выбора единиц.
2. Указание на условия измерений должно входить в наименование самой величины, а не в наименование и обозначение единицы. Например: объем, приведенный к нормальным условиям (по ГОСТ 2939-63). Допускается ссылку на условия измерений приводить один раз в начале текста документа; в последующем тексте такую ссылку можно не повторять, если при этом используется одно и то же обозначение данной физической величины: масса условного топлива, избыточное давление. 3. Термины «число оборотов», «число оборотов в минуту», «число оборотов в секунду» вообще применять не следует. Для величины, характеризующей скорость изменения угла во времени, причем все положения тела во времени равноценны с точки зрения его использования, следует применять термин «угловая скорость». Если же имеется в виду скорость изменения числа циклов вращения во времени, которые не подразделяются на части, то нужно применять термин «частота вращения». Например, при определении крутящего момента на валу вентилятора по передаваемой мощности речь идет об угловой скорости, а при вычислении индикаторной мощности поршневого компрессора по среднему индикаторному давлению - о частоте вращения, поскольку среднее индикаторное давление представляет собой отношение работы за один цикл к площади поршня компрессора и к длине хода. Единицей СИ частоты вращения является секунда в минус первой степени (s-1). 4. Термин «объем» обычно применяют для характеристики пространства, занимаемого телом или веществом. Под вместимостью понимают объем внутреннего пространства сосуда или аппарата. Под объемом сосуда, аппарата понимают объем пространства, ограниченного внешней поверхностью сосуда, аппарата. Например, правильно сказать: в сосуде вместимостью 6,3 m3 находится жидкость объемом 5 m3. Применение термина «емкость» для характеристики внутреннего пространства сосудов и аппаратов не следует рекомендовать. 5. Для удельных величин, представляющих собой отношение величины к массе, следует применять прилагательное «удельный» (например, удельная теплоемкость, удельная энтальпия). 6. Не следует отождествлять существенно разные понятия «плотность» и «удельный вес». Последний определяется отношением веса, т.е. силы тяжести, к объему и следовательно зависит от ускорения свободного падения. Удельный вес может быть выражен как произведение плотности на ускорение свободного падения. 7. Количество вещества n (Х) является основной величиной, характеризующей размер порции вещества численностью содержащихся в ней частиц X. Последние могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами, атомными группами, эквивалентами (см. ниже) и т.д. Единицей количества вещества является моль (mol, моль). Примеры указания количества вещества:
8. Для выражения отношения величины к количеству вещества следует применять прилагательное «молярный» (например, молярная теплоемкость, молярная энтальпия) 9. Молярная масса М (X) вещества, состоящего из частиц X, равна отношению массы m порции вещества к количеству вещества n (X) в этой порции:
Единицей СИ молярной массы является килограмм на моль (kg/mol, кг/моль). Примеры:
10. Молярный объем Vм (X) вещества, состоящего из частиц X, равен отношению объема V порции вещества к количеству вещества n (Х) в этой порции:
Единицей СИ - молярного объема является кубический метр на моль (m3/mol, м3/моль). 11. Массовая доля i-го компонента в веществе (материале, газе) - отношение массы i-го компонента, содержащегося в веществе, к общей массе вещества. Например, массовая доля азота в воздухе 0,7517 (или 75,17 %). Молярная доля i-го компонента в газе - отношение количества вещества i-го компонента, содержащегося в газе, к общему количеству вещества газа. Например, молярная доля кислорода в воздухе 0,20946 (или 20,946 %). Объемная доля i-го компонента в веществе - отношение объема i-го компонента, содержащегося в веществе, к общему объему вещества. Например, взрывоопасна смесь с объемной долей водорода 0,0415 - 0,75 (или 4,15 - 75 %) при нормальных условиях. Массовое отношение i-го компонента в веществе - отношение массы i-го компонента, содержащегося в веществе, к массе остальной части вещества. Например, массовое отношение летучих веществ к массе сухой части топлива 0,63 (или 63 %). Примечание. В тех случаях, когда речь идет Об отношении величин, характеризующих вещество, не представляющее собой соединений или смесей, в наименование величин следует вводить термин «отношение». Например, отношение массы сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива, к массе топлива. Массовая, объемная и молярная доли компонентов веществ, смесей - относительные величины, поэтому их единицами являются доли единицы, проценты, промилле и миллионные доли (а не g/kg, cm/m3, 1/m3 и т.д.). Обозначения одинаковых единиц, встречающиеся в числителе и в знаменателе отношений, подлежат сокращению. 12. Отношение массы какого-либо компонента, содержащегося в веществе, к общему объему вещества следует называть массовой концентрацией компонента. 13. Молярная концентрация (концентрация количества вещества) с (Х) частиц X есть отношение количества вещества n (Х), содержащегося в системе (например, в растворе), к объему V системы, т.е.
Единицей СИ молярной концентрации является моль на кубический метр (mol/m3, моль/м3). Обычно применяются кратные единицы моль на литр (mol/l, моль/л) или моль на кубический дециметр (mol/dm3, моль/дм3). Примеры указания молярной концентрации:
Примечание. Применение термина «молярность» вместо термина «молярная концентрация» и ее выражение в виде, например, «соляная кислота, 0,1 м», или в виде «0,1 молярная соляная кислота» вместо с (НСl) = 0,1 mol/l - не рекомендуется. 14. Моляльность b (X) раствора есть отношение количества вещества «(X) растворенной порции частиц X к массе m порции растворителя, т.е.
Единицей СИ моляльности является моль на килограмм (mol/kg, моль/кг). Примеры указания моляльности:
Примечание. До настоящего времени писали: «0,1 моляльная серная кислота». В будущем такого способа выражения моляльности следует избегать. 15. Титр t раствора с молярной концентрацией с (X) представляет собой безразмерную величину, равную отношению действительной концентрации сд (X) к номинальной концентрации сн (X), т.е. Пример. При действительной концентрации сд (НСl) = 0,1036 mol/l и номинальной концентрации сн (НСl) = 0,1 mol/l титр t равен 1,036. Порция такой соляной кислоты объемом 10 ml имеет химическое действие порции соляной кислоты объемом 10,36 ml и действительной концентрации сд (НСl) = 0,1000 mol/l. 16. Эквивалент. В некоторых реакциях, в частности, нейтрализации, окисления-восстановления и ионообмена, принимает участие не целая частица X, а лишь ее часть, называемая эквивалентом. Эквивалент есть 1/z* часть частицы. При z* = 1 эквивалент идентичен самой частице. Число z* в данных МУ называется «числом эквивалентности». 17. Физические величины, отнесенные к эквивалентам. 17.1. Количество вещества эквивалента n(1/z*X) равно произведению числа эквивалентности на количество вещества, отнесенного к частицам X:
Единицей СИ является моль. Примеры:
17.2. Молярная масса эквивалента M(1/z*X) есть отношение молярной массы М, отнесенной к частицам X, к числу эквивалентности z*:
Единица СИ - килограмм на моль (kg/mol, кг/моль). Обычно применяемая единица - грамм на моль (g/mol, г/моль). Примеры:
Примечание. Числовое значение молярной массы эквивалента равно числовому значению ранее применявшегося грамм-эквивалента и устаревшего эквивалентного веса. Эти последние понятия в будущем применять не рекомендуется, следует заменять их понятием «молярная масса эквивалента», например, вместо 1 грамм-эквивалент Са2+:20 g или 1 эквивалентный вес Са2+:20 g следует писать:
17.3. Молярная концентрация эквивалента есть отношение количества вещества эквивалента к объему V раствора:
откуда
Единица СИ - моль на кубический метр (mol/m3, моль/м3). Обычно применяются кратные единицы моль на литр (mol/1, моль/л) или моль на кубический дециметр (mol/dm3, моль/дм3). Примеры:
Если отнести молярную концентрацию к атомной группе KMnO4, то будет
Примечание. Применение понятия «нормальность» для молярной концентрации, отнесенной к эквивалентам, не рекомендуется так же, как обозначение «N». Вместо выражения «0,1 нормальный раствор перманганата калия» или «0,1 N раствор перманганата калия» следует использовать выражение
СОДЕРЖАНИЕ
|