Характеристичні числа

Будь-яке фізичне співвідношення між розмірнісними фізичними величинами можна сформулювати як співвідношення між безрозмірнісними величинами. Унаслідок цього у безрозмірнісному співвідношенні виникають безрозмірнісні комбінації фізичних величин - характеристичні числа, що не залежать від вибору системи одиниць і правлять за критерії подібності процесів чи систем. Отже, характеристичне число - це безрозмірнісна комбінація фізичних величин, яка виникає у функціональних залежностях, що відбивають фізичні факти, незалежні від вибору системи одиниць.

Два фізичних процеси слід вважати подібними, якщо їх описують однакові безрозмірнісні співвідношення, а всі характеристичні числа, притаманні одному процесу, дорівнюють характеристичним числам другого процесу. Отже, характеристичні числа, разом з фізичними сталими, притаманними розглядуваному процесу, повністю визначають цей процес. Зауважимо, що довільна комбінація характеристичних чисел утворює нове характеристичне число і може також правити за критерій подібності.

Усі характеристичні числа є безрозмірнісними величинами, їх одиниця - число 1.

Позначення характеристичного числа друкується курсивом і складається з двох латинських літер, перша з яких велика. Наприклад: число Рейнольдса Re. Якщо характеристичне число є множником у добутку, його позначення слід відокремлювати від інших символів знаком множення, проміжком або дужками.

Характеристичні числа використовують при дослідженні явищ перенесення, тобто необоротних процесів перенесення маси, енергії, імпульсу, заряду, що мають місце в середовищі внаслідок руху та взаємодії мікрочастинок.

4.5. Зберігання та відтворення одиниць фізичних величин. Еталони.

Визначення еталона в усіх міжнародних і вітчизняних документах має близький зміст:

Еталон − засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення та/або зберігання одиниці вимірювання одного чи декількох значень, а також передачу розміру цієї одиниці іншим засобам вимірювальної техніки.

Таким чином, у визначенні еталона закладено три функції, яким повинен володіти еталон: відтворення одиниці, її зберігання і передача.

Перелічені вище основні функції еталона добре збігаються з вимогами до еталонів, сформульованими ще в 30−і роки минулого століття видатним вченим-метрологом М.Ф. Маліковим: «Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью».

Відтворення одиниць здійснюється одним із двох способів, що обирається, виходячи з техніко-економічної доцільності: централізовано – за допомогою єдиного для всієї країни державного еталона чи індивідуально – коли необхідна точність відтворення може бути забезпечена за допомогою вимірювань, що виконуються в кількох органах метрологічної служби [7].

Централізовано відтворюють усі (окрім моля) основні одиниці Міжнародної системи SI і ряд похідних. Головними критеріями для централізованого відтворення похідних одиниць є: широка поширеність засобів вимірювань, які градуюються за даною одиницею; більша точність відтворення розміру одиниці за допомогою єдиного еталона; технічна можливість передачі розмірів одиниці від еталонів засобам вимірювань нижчої точності за повірочною схемою; недоцільність відтворення одиниць в кількох органах метрологічної служби.

Як показує світовий досвід, передові країни світу мають 100 − 120 первинних еталонів, в той час як кількість одиниць у різних галузях вимірювань становить кілька сотень і продовжує зростати. Сьогодні стало очевидним, що концепція “кожній одиниці – свій еталон” веде до глухого кута. Тому необхідна точність і задана ймовірність відтворення ряду одиниць забезпечується відомими співвідношеннями між одиницями, а при їх відсутності – дослідженнями зв’язку одиниць і параметрів, що використовуються в різних галузях, із загальноприйнятими в технічних і природних науках одиницями вимірювань.

У той же час для ряду особливо важливих одиниць потрібно мати кілька первинних еталонів, наприклад, для одиниці напруги – вольта: у світовій практиці створено еталони вольта для напруги постійного струму, кілька еталонів напруги змінного струму (в різних піддіапазонах частот), а також еталони для високої напруги (сотні кіловольт) постійного і змінного струму.

Національним еталоном вважається еталон, визнаний центральним органом виконавчої влади, що реалізує державну політику у сфері метрології та метрологічної діяльності, як основа для передачі значень величини іншим еталонам відповідної одиниці величини, що є в державі.

Статус національних еталонів надається:

первинним еталонам (у тому числі державним еталонам і еталонам, що є власністю підприємств та організацій);

вторинним еталонам (у тому числі державним еталонам і еталонам, що є власністю підприємств та організацій), які мають найвищі метрологічні властивості серед еталонів даної одиниці, що є в державі.

Надання еталонам статусу національних еталонів здійснюється центральним органом виконавчої влади, що реалізує державну політику у сфері метрології та метрологічної діяльності, відповідно до критеріїв та в порядку, встановлених Кабінетом Міністрів України.

Створення та вдосконалення державних еталонів здійснюється відповідно до державних науково-технічних програм, які розробляються центральним органом виконавчої влади, що забезпечує формування державної політики у сфері метрології та метрологічної діяльності, з метою задоволення потреб життєдіяльності людини, економіки і оборони України та інших сфер.

Центральний орган виконавчої влади, що реалізує державну політику у сфері метрології та метрологічної діяльності, є відповідальним за виконання завдань зазначених програм і технічний рівень створених еталонів.

Реєстрація національних еталонів та контроль за додержанням правил і умов їх зберігання та застосування здійснюються центральним органом виконавчої влади, що реалізує державну політику у сфері метрології та метрологічної діяльності, у порядку, встановленому Кабінетом Міністрів України.

З метою забезпечення визнання на міжнародному рівні національних еталонів, а також результатів вимірювань, повірки та калібрування такі еталони повинні звірятися з відповідними еталонами інших держав або міжнародними еталонами.

Зберігання та застосування національних еталонів здійснюється в порядку, встановленому нормативно-правовим актом центрального органу виконавчої влади, що забезпечує формування державної політики у сфері метрології та метрологічної діяльності.

Відповідальність за додержання порядку зберігання та застосування національних еталонів покладається на керівників наукових метрологічних центрів, підприємств та організацій, де зберігаються еталони, та вчених зберігачів таких еталонів, які визначаються центральним органом виконавчої влади, що реалізує державну політику у сфері метрології та метрологічної діяльності.

Дата добавления: 2015-07-13