יחידות

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

יחידות פיזיקליות (באנגלית: Physical Units) מבטאות מידה של גדלים פיזקלים. דוגמאות ליחידות הם גרם, שנייה, מטר, סנטימטר, ארג ועוד' וכן צירופים שלהם.

קימיות שתי מערכות עיקריות של יחידות, אך ניתן להגדיר רבות אחרות. המערכות העיקריות הן: מערכת ה SI (המערכת הבין לאומית של מידות International System of Units), ומערכת סי-גי-אס (cgs). אסטרונומים ואסטרופיזקאים נוטים לעשות שימוש במערכת הסי-גי-אס. בשתי המערכות קיימים שבעה גדלים יסודיים שבאמצעותם מבטאים את כל היחידות. במערכת SI הגדלים היסודים (וממדיהם בסוגרים) הם: מטר (מרחק), שנייה (זמן), קילוגרם (מסה), אמפר (זרם חשמלי), קלווין (טמפרטורה), מול (כמות החומר), ונר סטנדרטי (קנדלה, עוצמת הארה).


מאפיין חשוב של יחידות קרוי הממד (Dimension) והוא מציין את סוג היחידה. למשל סנטימטר, אנגסטרם, מיקרון ומטר הם בעלי ממד של מרחק. לעומת זאת ק"מ לשעה וסנטימטר לדקה הם בעלי ממד של מהירות.

יחידות פיזיקליות וממדים

ממדי זמן

הן במערכת SI והן במערכת cgs זמן מבוטא באמצעות שניית ה SI.

גדלים נוספים שבאמצעותם מבוטא זמן ניתנים בטבלה הבאה:


ממדי מרחק

במערכת SI מבטאים מרחק במטרים ואילו במערכת cgs בסנטימטרים. ההגדרה התקנית של המטר במערכת היחידות SI נעשית ע"פ מהירות האור בריק ושניית ה SI, כך שמהירות האור שווה בדיוק ל 299,792,458 מטר לשנייה. משמעות העניין היא שכל פעם שאנו מבצעים מדידה מדויקת יותר של מהירות האור, מדידה זו מגדירה את המטר מחדש בדיוק רב יותר. במערכת ה cgs הסנטימטר שווה בדיוק ל 1 חלקי 100 של המטר.

גדלים נוספים שבאמצעותם מבוטא מרחק ניתנים בטבלה הבאה:

ממדי טמפרטורה

הן במערכת ה SI והן במערכת ה cgs מבטאים טמפרטורה בקלווין (יש לאמר קלווין ולא מעלות קלווין). טמפרטורה של 0 קלווין מוגדרת ע"י האפס המוחלט - משמעותו היא כי לגוף שהטמפרטורה שלו אפס קלווין אין אנרגיה תרמית. מבחינה אנרגטית האפס המוחלט מוגדר כך שהוא שווה ל 1 חלקי 273.16 מהטמפרטורה התרמודינמית של בנקודה המשולשת של מים (שמוגרת כטמפרטורה ולחץ שבהם מים יכולים להתקיים בשלושת מצבי הצבירה, גז, נוזל ומוצק יחדיו). הגדרה זו כמובן תלויה בהרכב האיזוטופי של מים ועל כן היא מוגדרת עבור יחסים איזוטופיים מסוימים של מים. סקלת הקלווין זהה לזו של סקלת מעלות סלציוס (ראה להלן).

גדלים נוספים שבאמצעותם מבטאים טמפרטורה הם:

מעלת סלציוס (Celsius)

מוגרדות כך שהטמפרטורה של הנקודה המשולשת של מים היא 0.01 מעלות צלסיוס ואילו נקודת הרתיחה של מים תחת לחץ של אטמוספרה אחת (101,325 פסקל) היא 99.9839 מעלות צלסיוס.

הקשר בינהם לקלווין ניתן ע"י: [^{\circ}C]=[K]-273.15

על מנת להמיר מעלות צלסיוס למעלות פרנהייט וההפך:

[^{\circ}F]=\frac{9}{5}[^{\circ}C] + 32

[^{\circ}C]=\frac{5}{9}([^{\circ}F] - 32)

מעלת פרנהייט (Fahrenheit)

1.8 מעלת פרנהייט שווה בדיוק ל 1 מעלת צלסיוס ואפס מעלות צלסיוס שווה ל 32 מעלות פרנהייט.

מעלת רנקין (Rankine)

סוג של מעלות למדדית טמפרטורה שלא נמצא בשימוש נרחב, האפס במעלות רנקין זהה לאפס המוחלט אך גודלה של כל מעלה הוא כמו זה בסקלת מעלות הפרנהייט.

על מנת להמיר מעלות רנקין למעלות צלסיוס:

[^{\circ}C]=\frac{5}{9}([^{\circ}R - 491.67)

ממדי מסה

קילוגרם במערכת ה SI וגרם במערכת ה cgs. כאשר הקילוגרם מוגדר כמסה של משקול סטנדרטית המצוייה במכון המידות הבין לאומי בפריז.

ממדי זרם