Загальні відомості про системи одиниць вимірювання МКГСС та СГС
Відомості, викладені в попередніх параграфах, можна використовувати стосовно системи одиниць вимірювання СІ. Однак, при вирішенні практичних завдань, доводиться користуватися різними даними про фізичні властивості речовин (щільністьρ, в'язкістьµ, молекулярна масаMта ін) і параметрами, що характеризують стан цих речовин (швидкість, тиск тощо), які можуть вимірюватися і в інших системах одиниць. Можна виділити три системи одиниць виміру:
1) міжнародна система одиниць – СІ, основою якої покладено систему одиниць МКС (метр – кілограм – секунда);
2) система МКГСС (метр – кілограм – сила – секунда);
3) система СГС (сантиметр – кілограм – секунда).
Співвідношення між одиницями систем МКГСС та СГС
та одиницями системи СІ
| Назва величини | Формула | Позначення | СІ | СІ→СГС | СІ→МКГСС |
| Сила | F=mg | Н; дін; кгс. | Н = кг · м / с 2 | 1Н=10 3 г·100см/с 2 = =10 5 г·см/с 2 =10 5 дін | 1Н = 0,102 кгс |
| Тиск | Па; Бар; кгс/м2. | Па = Н/м2 | 1Па=10 5 дин/(100см) 2 = =10дин/см 2 = =10 -5 Бар | 1Па = 0,102 кгс / м 2 | |
| Робота (енергія) | A=F·S | Дж; ерг; кгс·м. | Дж = Н · м | 1Дж = кг м 2 / с 2 = = 10 3 г (100см) 2 / с 2 = = 10 7 г см 2 / с 2 = 10 7 ерг | 1Дж = 0,102 кгс · м |
| Потужність | Вт (Дж/с); ерг/с; кгс·м/с. | Вт = Дж/с | 1Вт = 10 7 ерг/с | 1Вт = 0,102 кгс · м / с | |
| Динамічна в'язкість | Н · с / м 2; г/(см·с),(Пз); кгс·с/м 2 . | 1Н·с/м 2 = =10дин·с/ см 2 = =10г/см·с=10 Пз | 1Н·с/м 2 = =0,102 кгс·с/м 2 | ||
| Кінематична в'язкість | м2/с; см 2 /с, (Ст); м2/с. | 1 м 2 / с = 10 4 см 2 / с = 10 4 Ст | 1 м 2 / с = 1 м 2 / с |
Систему МКГСС часто плутають із системою СІ, оскільки вони однакові одиниці довжини (м), швидкості (м/с), прискорення (м/с 2 ). Крім того, одиниця маси в системі СІ та одиниця сили в системі МКГСС називаються однаково – кілограм. Ця обставина є причиною частих непорозумінь під час вирішення практичних завдань. Необхідно пам'ятати, що кг – одиниця маси у системі СІ, а кгс – одиниця сили у системі МКГСС.
Слід зазначити, що, якщо застосування системи СІ при технічних розрахунках є найбільш прийнятним, використання системи МКГСС допускається, то розрахунки на основі СГС найменш бажані.
Вище, (табл. 1.5) наводяться основні співвідношення між одиницями систем МКГСС та СГС та одиницями системи СІ.
Крім наведених вище співвідношень, часто за умов завдань фізичні величини виражаються такими одиницями, як мм вод. ст., калорія, кінська сила та ін., тому нижче наводяться таблиці (табл. 1.6 - 1.8), що виражають співвідношення між цими одиницями.
Співвідношення між одиницями тиску
| Величина | Співвідношення з іншими одиницями виміру | |||
| Па | Бар | Мм. рт. ст. | мм вод. ст. | кгс/см 2 |
| Па | 10 -5 | 7,5 · 10 -3 | 0,102 | 1,02 · 10 -5 |
| Бар | 10 5 | 7,5·10 2 | 1,02·10 4 | 1,02 |
| мм рт. ст. | 133,3 | 1,33 · 10 -3 | 13,6 | 1,36 · 10 -3 |
| мм вод. ст. | 9,8 | 0,98 · 10 -5 | 7,35 · 10 -2 | 10 -4 |
| кгс/см 2 | 9,8·10 4 | 0,98 | 7,35·10 2 | 10 4 |
Співвідношення між одиницями енергії
| Величина | Співвідношення з іншими одиницями виміру | ||
| Дж | кгс·м | ккал | кВт·год |
| Дж | 0,102 | 2,39 · 10 -4 | 2,78 · 10 -7 |
| кгс·м | 9,8 | 2,343 · 10 -3 | 2,72 · 10 -6 |
| ккал | 4,19·10 3 | 4,27·10 2 | 1,16 · 10 -3 |
| кВт·год | 3,6·10 6 | 3,67·10 5 | 8,6·10 2 |
Співвідношення між одиницями потужності
| Величина | Співвідношення з іншими одиницями виміру | ||
| Вт | м·кгс/с | кал/с | л.с. |
| Вт | 0,102 | 0,239 | 1,36 · 10 -3 |
| м·кгс/с | 9,8 | 2,343 | 1,33 · 10 -2 |
| кал/с | 4,19 | 0,427 | 5,69 · 10 -3 |
| л.с. | 175,5 |
Крім цього, при теплових розрахунках доводиться користуватися також коефіцієнтами теплопровідності, теплопередачі, тепловіддачі та питомими теплоємностями (масова, об'ємна, мольна). У табл. 1.9, 1.10 наведено співвідношення позасистемних одиниць, що використовуються при теплових розрахунках, з одиницями системи СІ.
Коефіцієнти теплопровідності, теплопередачі та тепловіддачі
| Назва коефіцієнта | Позначення | Розмірність позасистемних одиниць | Переведення в одиниці системи СІ |
| Теплопровідність | λ | ккал/(м·ч· про З) | 1,163 Вт/(м· про С) |
| Теплопередача | κ | ккал/(м 2 ·ч· про С) | 1,163 Вт/(м 2 · про С) |
| Тепловіддача | α | ккал/(м 2 ·ч· про С) | 1,163 Вт/(м 2 · про С) |
Масова, об'ємна,мольна питома теплоємність
| Питома теплоємність | Позначення | Розмірність позасистемних одиниць | Переведення в одиниці системи СІ |
| Масова | Cp,Cv | ккал/(кг· про С) | 4,19 кДж/(кг· про С) |
| Об'ємна | C | ккал/(м 3 · про С) | 4,19 кДж/(м 3 · про С) |
| Мольна | Cν | ккал/(кмоль · про С) | 4,19 кДж/(кмоль · про С) |
При вирішенні практичних завдань необхідно пам'ятати, що фізичні величини, що входять до формул, повинні бути виражені в одиницях якоїсь однієї системи (МКГСС, СІ та СГС) без застосування позасистемних одиниць (к.с., кг/см 2 , ккал/(м) 2 · ч · про С) і т.д.).
Як прикладрозглянемо формулу для визначення коефіцієнта тепловіддачі α, що має вигляд:
деα- коефіцієнт тепловіддачі у позасистемних одиницях в ккал / (м 2 · ч · про С);µ- динамічна в'язкість у сантипуазах (СПЗ);d- діаметр труби в м;U– масова швидкість кг/(м 2 ·с);Сp- масова питома теплоємність в ккал / (кг · про С).
Перетворимо цю формулу в такий вигляд, щоб усі величини, що входять до неї, можна було підставити в одиницях СІ. Для перетворення цієї формули необхідно кожну величину, позначену літерою, помножити на коефіцієнт перерахунку нових одиниць одиниці, використані в початковій формулі. Одиниці виміру дляUіd, прийняті у формулі, збігаються з одиницями СІ. Одиниці вимірювання дляµ,α,Cpвідрізняються від одиниць СІ. Переказними коефіцієнтами для даних фізичних одиниць є:
1 Н·с/м 2 = 1000 сПз;
1 Вт/(м 2 · про З) = 0,86 ккал/(м 2 ·ч· про З);
1 Дж/(кг·о С) = 0,000239 ккал/(кг·о С).
ТакимТаким чином, вищенаведена формула матиме такий вигляд:
або остаточно.