Единицы физических величин

Итак, мы уже ввели основные термодинамические величины. Остальные понятия мы будем рассматривать по мере их возникновения. Для количественного выражения этих величин необходимы соответствующие стандартные единицы измерения.

Все используемые в книге основные физические характеристики, такие, как масса, длина, время . и температура, мы будем выражать в единицах Международной системы единиц (СИ): килограмм, кг; метр, м; секунда, с (а иногда час, ч) и Кельвин, K. Если мы измеряем температуру по шкале Кельвина, то записываем ее в виде T K; для перехода к стоградусной шкале Цельсия (где начало отсчета соответствует точке замерзания воды) необходимо воспользоваться соотношением

Интервал температуры t, отсчитанной по шкале Кельвина, мы обозначим как tK. Напомним, что 1 K = 1⁰ C. За единицу энергии (а следовательно, теплоты и работы) в системе СИ принят джоуль, Дж, а за единицу мощности - ватт, Вт, равный 1 ^Дж/_с. В настоящее время единица Дж еще не получила широкого распространения, и для наших целей она безусловно мала, так как, например, затраты энергии на обогрев дома в зимнее время оцениваются в сотни миллионов джоулей.

Более подходящей для нас единицей мощности является ватт, в ваттах принято выражать мощность электрических, световых и нагревательных приборов. Более того, в быту для измерения потребляемого нами количества электричества мы привыкли пользоваться единицами киловатт-час, кВт*ч; эта единица хорошо известна нам по счетам за электроэнергию. В нашей книге в качестве единицы энергии мы будем использовать 1 кВт*ч, который соответствует энергии, вырабатываемой (потребляемой) электрической цепью мощностью в 1 кВт в течение 1 ч. Для перевода кВт*ч в Дж можно воспользоваться соотношением 1 кВт*ч = 3,6*10⁶ Дж.

Говоря об энергетической потребности земного шара, мы оценивали ее в сотни миллионов кВт*ч. Однако подобное обозначение довольно громоздко. В системе СИ для выражения таких больших величин используется ряд приставок, которые добавляются к основным единицам: мега (M) - миллион, гига (Г) - тысяча миллионов, тера (Т) - миллион миллионов и т. д. Мы уже встречались с аналогичными приставками, обозначающими доли основных единиц, например микрометр (мкм), то есть миллионная доля метра. Все эти приставки широко применяются в науке, но в обыденной практике, за исключением таких, как микро-, милли-, кило-, мега-, они малоизвестны. Данное положение вряд ли изменится, если мы не будем применять их постоянно. В нашей книге использование этих единиц целесообразно. Так, энергетическую потребность в будущем мы оценим' величиной 200Т кВт*ч. При обозначении слишком малых величин мы вновь сталкиваемся с подобными же трудностями (например, заряд электрона составляет около 0,16 аттокулон (аКл). Для упрощения обозначений мы будем использовать десятичную систему (10² = 100, 10⁷ = 10 000 000 и т. п.). Подобное описание кратко, понятно и не требует никаких приставок. Следовательно, величину энергетической потребности в будущем мы можем записать в виде 2*10¹⁴ кВт*ч (или 2*10¹⁷ Вт*ч), а заряд электрона 1,6*10^-19 Кл.

В дальнейшем мы по-прежнему будем записывать некоторые величины в тысячах, миллионах и т. д. единиц, но там, где это выглядит слишком громоздко, будем применять десятичную систему обозначений.