Физические величины, используемые в полиграфии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание работы

1. Анализ и определение теоретических аспектов физических измерений

2. Идентификация физических измерений; единицы измерения и определение их области применения

2.1 Основные величины, используемые в полиграфии

2.2 Производные величины, используемые в полиграфии

Выводы

Библиография

1. Анализ и определение теоретических аспектов физических измерений

Цель работы: идентификация физических величин, которые используются в полиграфии (механические, геометрические, реологические и поверхностные).

Проблема выбора системы единиц физических величин совсем недавно не могла полностью относиться к нашему произволу. С точки зрения материалистической философии нам непросто было убедить кого-либо в том, что большой раздел естественных наук, относящийся к обеспечению единства измерений, в основе своей опирается на зависимость основных моментов от нашего сознания. Можно обсуждать, хорошо или плохо составлена система единиц физических единиц, но факт, что в основе своей любая система величин и единиц имеет произвол, связанный с человеческим сознанием, остается бесспорным.

Единицы физических величин подразделяются на основные и производные. До 1995 г. имели место еще дополнительные единицы - единицы плоского и телесного угла, радиан и стерадиан,- но с целью упрощения системы эти единицы были переведены в категорию безразмерных производных единиц.

Основными физическими величинами являются величины, выбранные произвольно и независимо друг от друга.

Основные единицы выбираются так, чтобы пользуясь закономерной связью между величинами можно было бы образовать единицы других величин. Соответственно, образованные таким образом величины и единицы называются производными.

Измерения физических величин выполняются с помощью устройств, называемых измерительными приборами или измерительными установками.

Измерительным прибором называют измерительное устройство, представляющее собой более или менее единое целое и градуированное по большей части непосредственно в единицах измеряемой физической величины. Измерительная установка Измерительная установка обычно включает в себя несколько приборов и вспомогательных устройств. Четкую грань между прибором и установкой провести трудно. Так, если температура измеряется при помощи термопары и вольтметра, можно говорить о термоэлектрической установке, а можно то же самое назвать электрическим термометром.

Первый шаг в построении систем был связан с попыткой связать основные единицы с величинами, встречающимися в природе. Так, в эпоху Великой французской революции в 1790-1791 гг. было предложено единицей длины считать одну сорокамиллионную долю земного меридиана. В 1799 г. эта единица была узаконена в виде прототипа метра - специальной платино-иридиевой линейки с делениями. Одновременно был определен килограмм как вес одного кубического дециметра воды при 4°С. Для хранения килограмма была изготовлена образцовая гиря - прототип килограмма. В качестве единицы времени была узаконена 1/86400 доля средних солнечных суток.

В результате поисков оптимального варианта международной системы единиц в 1948 г. IX Генеральная конференция по мерам и весам на основе опроса стран-членов Метрической конвенции приняла вариант, в котором предлагалось в качестве основных единиц принять метр, килограмм массы и секунду. Килограмм-силу и связанные с ней производные единицы предлагалось исключить из рассмотрения. Окончательное решение на основании результатов опроса 21 страны было сформулировано на Х Генеральной конференции по мерам и весам в 1954 г.

Резолюция гласила:

"В качестве основных единиц практической системы для международных сношений принять:

единицу длины - метр

единицу массы - килограмм

единицу времени - секунду

единицу силы тока - Ампер

единицу термодинамической температуры - градус Кельвина

единицу силы света - свечу".

Позднее по настоянию химиков международная система была дополнена седьмой основной Единица количества веществаединицей количества вещества - молем.

В дальнейшем международная система СИ или в английской транскрипции Sl (System International) несколько уточнялась, например единица температуры получила название Кельвин вместо "градус Кельвина", система эталонов электрических единиц была переориентирована с Ампера на Вольт, поскольку был создан эталон разности потенциалов на основе квантового эффекта - Эффект Джозефсонаэффекта Джозефсона, который позволил уменьшить погрешность воспроизведения единицы разности потенциалов - Вольта -более чем на порядок. В 1983 г. на XVIII Генеральной конференции по мерам и весам было принято новое определение метра. По новому определению метр представляет собой расстояние, проходимое светом за 1/2997925 долю секунды. Такое определение, точнее переопределение, понадобилось в связи с внедрением в эталонную технику лазеров. Следует сразу указать, что размер единицы, в данном случае метра, не изменяется. Изменяются только методы и средства ее воспроизведения, отличающиеся меньшей погрешностью (большей точностью).

2. Идентификация физических измерений; единицы измерения и определение их области применения

2.1 Основные величины, используемые в полиграфии

Метр по определению равен длине 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10-5d5 атома криптона 86 (86Kr). Это определение было принято в 1960 г. В 1927 г. определение было несколько иным, так как в качестве эталона-свидетеля была утверждена длина волны излучения кадмия 114 с длиной волны л = 0,64402 мкм.

Согласно новому определению метра основной единицей длины системы единиц СИ является длина, равная расстоянию, проходимому светом за 1/с долю секунды.

Учитывая, что скорость света, как указывалось выше, равна с = 2,997925 * 108 м/с этот промежуток времени равен t = 3,33564 * 10-9 с.

Секунда. Исторические аспекты проблемы измерения времени с давних пор связывались с движением Земли вокруг своей оси и с движением Земли вокруг Солнца.

Тропический год - число средних солнечных суток, прошедших от одного весеннего равноденствия до другого. Продолжительность тропического года равна:

1 год троп. = 365, 24220 средних солнечных суток.

Продолжительность тропического года превышает целое число дней (365) примерно на 1/4 суток. Поэтому каждый четвертый год становится високосным, т. е. к нему добавляют 366-й день. Кроме того, по международным соглашениям некоторые года дополнительно удлиняются. Например, високосный год 1972 был на 2 секунды длиннее других високосных лет.

Учитывая всевозможные причины непостоянства определения единицы времени на основе измерений параметров движения Земли, Международным бюро по мерам и весам в 1956 г. было принято определение так называемой Секунда эфемеридная"эфемеридной секунды", которое гласило, что

1 секунда = (1/31556925,9747) тропического года 1900,

при этом началом отсчета является 31 декабря 1899 г. в 12 часов, а концом отсчета является 0-е января 1900 г. в 12 часов. Это время обозначалось как ЕТ.

Эфемеридная секунда и отметки точного времени, связанные с вращением Земли, служили основной единицей практически во всех системах единиц до тех пор, пока не встала проблема определения единицы времени с относительной погрешностью не хуже 10-10. Кроме того, нужен был способ воспроизведения единицы времени, который позволял бы это сделать за промежуток времени, меньший, чем год. По этой причине XII Генеральная конференция по мерам и весам поручила Международному комитету по мерам и весам установить некую молекулярную или атомную частоту, которая должна с 1967 г. стать определением единицы времени в системе СИ. Это означало переход от воспроизведения единицы времени к воспроизведению частоты какого-либо стабильного во времени периодического процесса.

В результате международных обсуждений и согласований в 1967 г. было принято следующее определение единицы времени.

Единица времени - 1 секунда - равна продолжительности 9,192 631770 Ч109 колебаний излучения при квантовом переходе между линиями сверхтонкой структуры атома цезия 133Cs, соответствующих переходу [F = 4; mF = 0] [F = 3; mF = 0] основного состояния 2S1/2.

Температура. С точки зрения рассмотрения всей совокупности физических величин и единиц правильнее всего Температура температуру определить как основную физическую величину Международная система СИмеждународной системы единиц СИ, характеризующую человеческое ощущение тепло - холодно и определяющую параметры состояния идеального газа, коэффициент полезного действия идеального термодинамического цикла Карно, законы излучения черного тела и распределение атомов по уровням энергии. Из такого определения температуры следует, что это во многих отношениях универсальная физическая величина. Отметим, что в данном определении речь идет о Температура термодинамическаятермодинамической температуре.

Единица температуры Кельвин определяется как 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды точно.

Килограмм. Согласно определению, утвержденному XI Генеральной конференцией по мерам и весам, принявшей систему СИ, в качестве основной механической единицы принята Единица массыединица массы - килограмм. Определение килограмму дано следующее: килограммом является масса вещества, равная массе прототипа килограмма.

Прототип килограмма представляет собой находящийся в Международном бюро по мерам и весам в Севре под Парижем цилиндр из сплава 90% платины и 10% иридия диаметром около 39 мм и такой же высоты. Выбор этого сплава обеспечивает высокие качества при хранении: химическую стойкость, однородность. Сплав легко полируется и хорошо очищается. Ввиду большой плотности, составляющей 21,5 г/см 3 он обладает тем недостатком, что отделение от него уже малых частей приводит к большому изменению массы. По этой причине копии с эталонов массы (вторичные эталоны различных рангов), как правило, изготавливают из стали или из латуни. метрический эталон реологический полиграфия

Моль. Седьмая основная единица системы СИ - единица количества вещества моль - занимает совершенно особое место в числе основных единиц. Причин для этого существует несколько. Первая причина - эта величина практически дублирует имеющуюся основную единицу, единицу массы. Масса, определяемая как мера инертности тела или мера сил тяготения, является мерой количества вещества. Вторая причина, обусловленная первой и тесно связанная с ней, состоит в том, что до сих пор не существует реализации эталона единицы этой физической величины. Многочисленные попытки независимого воспроизведения моля приводили к тому, что накопление точно измеренного количества вещества сводилось в конце концов с выходом на другие эталоны основных физических величин. Например, попытки электролитического выделения какого-либо вещества приводили к необходимости измерения массы и силы электрического тока. Точное измерение числа атомов в кристаллах приводило к измерению линейных размеров кристалла и его массы. Во всех других аналогичных попытках независимого воспроизведения моля метрологи наталкивались на те же трудности.

Естественно возникает вопрос: а по какой причине метрологические службы самых развитых стран согласились с тем, чтобы в числе основных единиц были две различные, характеризующие одно и то же физическое понятие? Ответ на этот вопрос очевиден, если отталкиваться от основного принципа построения систем единиц физических величин - удобства практического использования. В самом деле, для описания параметров механических процессов удобнее всего пользоваться произвольной искусственной мерой массы - килограммом. Для описания химических процессов очень важно знать число элементарных частиц, атомов или молекул, принимающих участие в химических реакциях. По этой причине моль называют химической основной единицей системы СИ, подчеркивая этим тот факт, что она вводится не для описания каких-то новых явлений, а для обслуживания специфических измерений, связанных с химическим взаимодействием веществ и материалов.

Указанная специфика породила еще одно очень важное качество единицы количества вещества - Моль моля. Оно состоит в том, что при введении химического определения единицы регламентируется не просто количество любого вещества, а количества вещества в виде атомов или молекул данного сорта. Поэтому моль можно называть единицей количества индивидуального вещества. При таком определении моль становится более универсальной единицей количества вещества, чем килограмм. В самом деле, индивидуальные вещества обладают свойствами инерции и тяготения, так что эталон моля при условии его реализации на необходимом уровне точности может использоваться как эталон массы. Обратное же невозможно, т. к. мера массы, изготовленная, например, из сплава платины и иридия, никогда не сможет быть носителем свойств, присущих, например, кремнию или углероду.

Молем является количество вещества, имеющее столько структурных единиц, сколько их содержится в 12 граммах моно изотопа углерода C12.

Из определения с очевидностью следует, что точно это значение не установлено, По физическому смыслу оно равно Постоянная Авогадропостоянной Авогадро - числу атомов в грамм-эквиваленте углерода. Это дает возможность определять моль как величину, обратную постоянной Авогадро. Для 12 грамм углерода с массовым числом 12 количество атомов будет равно NA [1].

2.2 Производные величины, используемые в полиграфии

Оптическая плотность - мера непрозрачности к.-л. среды (напр., бумаги, пленки, оттиска на бумаге, фотоотпечатка), равная десятичному логарифму отношения падающего на среду потока излучения к потоку, прошедшему через эту среду, или, что то же, логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания среды ф: D = lg (l/ф).

Твердость по Шору - один из методов измерения твердости материалов. Как правило, используется для измерения твердости низкомодульных материалов. Обычно - полимеров: пластмасс, эластомеров, каучуков и продуктов их вулканизации.

Метод и шкала были предложены Альбертом Ф. Шором в 1920-х годах. Он же разработал соответствующий измерительный прибор, называемый дюрометром.

Относительная влажность - отношение количества водяного пара к тому количеству водяного пара, которое воздух может содержать при данной температуре.

Абсолютная влажность - количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/мі. Но в связи с тем, что при определённой температуре воздуха в нём может максимально содержаться только определённое количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается), ввели понятие относительной влажности.

Давлемние - физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы F_n, действующей на малый элемент поверхности, к его площади.

Пломтность - скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади (поверхностная плотность).

Повемрхностное натяжемние - термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Объём - количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом. Объём тела или вместимость сосуда определяется его формой и линейными размерами. С понятием объёма тесно связано понятие вместимость, то есть объём внутреннего пространства сосуда, упаковочного ящика и т. п. Синонимом вместимости частично является ёмкость, но словом ёмкость обозначают также сосуды и качественную характеристику конденсаторов.

Механическая работа - это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек) тела или системы.

Площадь - численная характеристика двумерной (плоской или искривлённой) геометрической фигуры, неформально говоря, показывающая размер этой фигуры. Исторически вычисление площади называлось квадратурой. Фигура, имеющая площадь, называется квадрируемой. Конкретное значение площади для простых фигур однозначно вытекает из предъявляемых к этому понятию практически важных требований. Фигуры с одинаковой площадью называются равновеликими.

Скомрость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки относительно выбранной системы отсчёта; по определению, равна производной радиус-вектора точки по времени. Этим же словом называют и скалярную величину - либо модуль вектора скорости, либо алгебраическую скорость точки, т. е. проекцию этого вектора на касательную к траектории точки.

Симла - векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций и напряжений [2].

Таблица 1. Физические величины, применяемые в полиграфии

№	Название величины	Единица измерения	Обозначение	Применение в полиграфии
1	масса	кг	m	измерение веса материалов (бумаги, краски, ламината, форм и т.д.)
2	температура	К	t0	измерение температуры воздуха в цехе
3	время	с	t	при выполнении заказа
4	плотность	г/мі	с	характеристика запечатываемых материалов
5	скорость	м/с	v	печать тиража, высыхание краски, сталкивание листов и т.д.
6	сила	Н	F	сила натяжения офсетного полотна
7	расстояние	м	R	расстояние между валами в печатной машины, расстояние в цехе
8	количество вещества	моль	н	в краске, в растворителе, в увлажняющем растворе
9	влажность	%	U	измерение влажности воздуха в цехе
10	твёрдость по Шору А	Шор	Ш	характеристика картона, форм и др. материалов
11	объём	мі	V	стопа, красочный ящик, издание
12	площадь	мІ	S	запечатываемый материал, формы
13	поверхностное натяжение	Н/м	д	краска, запечатываемый материал, увлажняющий раствор
14	работа	Дж	А	оборудование
15	оптическая плотность	-	D	оценка отисков, оценка прозрачности плёнок
16	давление	Па	P	между цилиндрами, между цилиндром и запечатываемым материалом

Выводы

В ходе проделанной работы были изучены основные и производные единицы измерения, система СИ, единицы измерения, применяемые в полиграфии. Основными физическими величинами являются величины, выбранные произвольно и независимо друг от друга.

Основные единицы выбираются так, чтобы пользуясь закономерной связью между величинами можно было бы образовать единицы других величин. Соответственно, образованные таким образом величины и единицы называются производными.

Самый главный вопрос при построении систем единиц состоит в том, сколько должно быть основных единиц или, более точно, какими принципами нужно руководствоваться при построении той или иной системы? Частично в метрологической литературе можно найти утверждение, что главный принцип системы должен состоять в минимальном количестве основных единиц.

Библиография

1. http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook109/01/

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/

Размещено на Allbest.ru