ДСТУ 3651.2-97


ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ УКРАИНЫ

Метрология
Единицы физических величин

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ
И ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ЧИСЛА

Основные положения,
обозначения, наименования и значения

Издание официальное

Киев
ГОССТАНДАРТ УКРАИНЫ
1998ПРЕДИСЛОВИЕ

  1. РАЗРАБОТАН Харьковским государственным политехническим университетом; Государственным научно-исследовательским институтом «Система»; Украинским научно-исследовательским институтом стандартизации, сертификации и информатики

ВНЕСЕН Харьковским государственным политехническим университетом

  1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом Госстандарта Украины от 9 октября 1997 г. № 620

  2. Этот стандарт соответствует:

The 1986 Adjustment of the Fundamental Physical Constants. A Report of the CODATA Task Group on Fundamental Constants//CODATA Bulletin № 63, 1986

ISO 31: 1992 Quantities and units

Part 0: General principles

Part 12: Characteristic numbers

Уровень соответствия— неэквивалентный (neq)

  1. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

  2. РАЗРАБОТЧИКИ: В. Базакуца, д-р физ.-мат. наук (руководитель разработки);

О. Величко, канд. техн, наук (руководитель разработки);

О. Винниченко; В. Владимиров, д-р техн, наук (руководитель разработки);

Л. Коваль; Е. Козырь; И. Кугасян; Е. Луковникова;

А. Сук, канд. физ.-мат. наук

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован
и распространен в качестве официального издания без разрешения

Госстандарта Украин

ыСОДЕРЖАНИЕ

с.

  1. Область применения 1

  2. Нормативные ссылки 2

  3. Термины и определения 2

  4. Основные положения 2

Приложение А Фундаментальные физические постоянные 4

Приложение Б Характеристические числа 8

Приложение В Перечень использованных международных стандартов 12

ВВЕДЕНИЕ

Группу стандартов под общим наименованием «Метрология. Единицы физических вели­чина разработано на основании международных стандартов ISO 31:1992 и ISO 1000:1992.

Эта группа стандартов состоит из трех документов с такими наименованиями:

ДСТУ 3651.0-97 Метрология. Единицы физических величин. Основные единицы физи­ческих величин Международной системы единиц. Основные положения, наименования и обо­значения;

ДСТУ 3651.1-97 Метрология. Единицы физических величин. Производные единицы физических величин Международной системы единиц и внесистемные единицы. Основные понятия, наименования и обозначения;

ДСТУ 3651.2-97 Метрология. Единицы физических величин. Физические постоянные и характеристические числа. Основные положения, обозначения, наименования и значения.

Уровень соответствия стандартов этой группы соответствующим международным стандар­там — неэквивалентный (neq), поскольку на основании международных стандартов разрабо­тано национальные стандарты другой структуры. Приведенные в ДСТУ 3651 физические величины,-единицы физических величин, их наименования, обозначения и правила примене­ния соответствуют аналогичным требованиям международных стандартов.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ УКРАИНЫ

МЕТРОЛОГИЯ
ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ
И ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ЧИСЛА

Основные положения, обозначения,
наименования и значения

МЕТРОЛОГІЯ
ОДИНИЦІ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН
ФІЗИЧНІ СТАЛІ
ТА ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ЧИСЛА

Основні положення, позначення,
назви та значення

METROLOGY
UNITS OF PHYSICAL QUANTITIES

PHYSICAL CONSTANTS
AND CHARACTERISTIC NUMBERS

General principles, symbols,
names and values

Дата введения 1999—01—01

  1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

    1. Настоящий стандарт устанавливает физические постоянные, подлежащие обязатель­ному применению в Украине, а также их обозначения, наименования и значения в Между­народной системе единиц (SI).

    2. Стандарт рекомендует к применению в Украине наименования и обозначения наиболее распространенных характеристических чисел.

    3. Наименования и обозначения физических постоянных и характеристических чисел, а также значения основных физических постоянных, регламентированные настоящим стандар­том, следует использовать в нормативных документах, во всех видах разрабатываемой или пересматриваемой документации, в научно-технических публикациях, учебной и справочной литературе, в учебном процессе всех учебных заведений.

Издание официальное

  1. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте содержатся ссылки на:

ДСТУ 2681-94 Метрология. Термины и определения

ДСТУ 3651.0-97 Метрология. Единицы физических величин. Международной системы единиц. Основные положения, наименования и обозначения

ДСТУ 3651.1-97 Метрология. Единицы физических величин. Производные единицы физи­ческих величин Международной системы единиц и внесистемные единицы. Основные поня­тия, наименования и обозначения.

  1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

    1. В настоящем стандарте использованы термины, установленные ДСТУ 2681, а имен­но: (физическая) величина, размерность (физической) величины, размерная (физическая) величина, безразмерная (физическая) величина, единица (физической) величины, система единиц (физических величин), значение (физической) величины, числовое значение (физи­ческой) величины, Международная система единиц.

    2. Также использованы нижеприведенные термины.

      1. Физическая постоянная — физическая величина, имеющая неизменное значение при определенных обстоятельствах в выбранной системе единиц.

      2. Фундаментальная физическая постоянная — физическая постоянная, значение ко­торой, определенное экспериментально в выбранной системе единиц, содержит информацию о наиболее общих (фундаментальных) свойствах материи и остается неизменным при любых условиях.

      3. Характеристическое число — безразмерная комбинация физических величин, ко­торая возникает в функциональных зависимостях, отражающих физические факты, не зави­сящие от выбора системы единиц.

  2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

    1. При преобразовании эмпирических соотношений для числовых значений величин в уравнения для значений физических величин в выбранной системе единиц в последних по­являются коэффициенты, которые имеют различное происхождение.

Например, коэффициент пропорциональности в уравнении для физических величин, значение которого не зависит от принятых определений физических величин и не зависит от выбора системы единиц, — это числовой множитель, а коэффициент пропорциональности, который зависит от выбора системы единиц, входящих в данное уравнение, — это либо фи­зическая постоянная, либо произведение нескольких физических постоянных и числового множителя.

  1. Следует различать фундаментальные физические постоянные и постоянные веще­ства или системы. Последние являются физическими величинами, которые при определенных условиях сохраняют неизменными свои значения в выбранной системе единиц только для некоторого вещества или системы.

Примеры

Соотношение между энергией W кванта электромагнитного поля и его час­тотой V определяется формулой Планка W = Av, где А — фундаментальная по­стоянная Планка.

Закон радиоактивного распада N = Noexp(-Xt), где N число атомов неко­торого радиоактивного элемента, не распавшихся через время t, Мо — число этих атомов в начальный момент (t - 0), — содержит постоянную радиоактивного распада X, которая является постоянной вещества — рассматриваемого радиоак­тивного элемента.

Характеристика ионной кристаллической решетки, определяющая электроста­тическую энергию взаимодействия, приходящуюся на пару ионов, — постоянная Маделунга а, — является постоянной системы (определенного кристалла).

    1. В Приложении А приведены фундаментальные физические постоянные, значения ко­торых регламентированы международно согласованным документом. При этом использованы определения основных и производных единиц SI, приведенные в ДСТУ 3651.0 и ДСТУ 3651.1.

  1. Любое физическое соотношение между размерными физическими величинами мож­но сформулировать как соотношение между безразмерными величинами. При этом в безраз­мерном соотношении возникают безразмерные комбинации физических величин — характе­ристические числа, которые не зависят от выбора системы единиц и служат критерием подобия процессов или систем. Характеристические числа вместе с физическими постоянными, свой­ственными рассматриваемому процессу, полностью определяют этот процесс.

    1. Два физических процесса следует считать подобными, если их описывают одина­ковые безразмерные соотношения, а все характеристические числа, свойственные одному процессу, равны характеристическим числам второго процесса.

    2. Произвольная комбинация характеристических чисел образует новое характеристи­ческое число и может также служить критерием подобия.

    3. В Приложении Б приведены характеристические числа, используемые при иссле­довании явлений переноса, то есть необратимых процессов переноса массы, энергии, импульса, заряда, имеющие место в среде вследствие движения и взаимодействия микрочастиц.

    4. Обозначение характеристического числа печатается наклонным шрифтом (курсивом) и состоит из двух латинских букв, первая из которых заглавная.

Пример

Число Рейнольдса Re.

В случае, когда характеристическое число представляет собой множитель в произведе­нии, его обозначение следует отделять от других обозначений знаком умножения, промежут­ком или скобками.ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ

А. 1 Приведенные ниже в таблице АЛ согласованные значения фундаментальных физи­ческих постоянных вычислены на основании измерений отдельных постоянных или их ком­бинаций в 12 странах мира. При последнем согласовании (XV Генеральная Ассамблея КО- ДАТА, 1986 р.) использовались согласованные размеры поддерживаемых единиц, значения ряда физических констант и переводные энергетические множители.

А.2 Данные таблицы совпадают с данными единственного международно согласованно­го документа, систематизирующего значения фундаментальных физических постоянных и действительного до тех пор, пока не будет произведены пересмотр постоянных и процедура нового согласования.

А.З В столбце 3 «Определяющее уравнение» таблицы АЛ приведены соотношения посто­янной с другими постоянными, если они существуют.

Если в столбце 4 «Значение величины» таблицы АЛ приведено точное числовое значе­ние постоянной, то в последнем столбце 5 «Относительная погрешность» указано «точно». В других случаях в столбце 4 после среднего значения постоянной и символа «±» приведена среднеквадратичная погрешность, а в столбце 5 таблицы — относительная среднеквадратич­ная погрешность.

Таблица АЛ — Фундаментальные физические постоянные

Наименование величины

Обозна­чения

Определяющее уравнение

Значение

величины

Относительная погрешность, io-*

Фундаментальные константы

Скорость света в вакууме

С

299 792 458 м-с

ТОЧНО

Магнитная постоянная

Но

47I10-7 Гн/м = 12,566 370 614...-Ю’7

Гн/м

точно

Электрическая постоянная



8,854 187 817...-10"12 Ф-м"’

точно

Гравитационная постоянная

G

(6,672 59 ±0,000 85)-IO-11 мЧг’-с"2

128

Постоянная Планка

h

(6,626 0755 ±0,000 0040)40"мДж-с

0,60

Постоянная Дирака

h

Л/2я

(1,054 572 66 ± 0,000 000 63) -10"3* Дж-с

0,60

Планковская масса

m

(ftc/G),/2

(2,176 71 +0,000 W-IO^kf

64

Планковская длина


h/mfc - = (ftG/c3)1/2

(1,616 05 +0,000 10)40-35м

64

Планковское время

= (AG/cs),/!

(5,390 56 ±0,000 34) 10 ^ с

64

Электромагнитные константы

Элементарный заряд

е

'—

(1,602 177 33 ±0,000 000 49)40"*’ Кл

0,30

Квант магнитного потока

Фо

h/2e

(2,067 834 61 ±0,000 000 61)40"'5 Вб

0,30

Отношение Джозефсона

ГО

2e/h

(4,835 9767 ± 0,000 0014)40м Гц-В']

0,30



Наименование величины

Обозна­чения

Определяющее уравнение

Значение величины

Относительная погрешность, 1СГ*

Квантовая проводимость Холла

Он

e2/h

(3,874 046 14 ± 0,000 000 17) -Ю’5 См

0,045

Квантовое сопротивле­ние Холла


h/e7=

= рос/2сс

25 812,8056 ± 0,0012 Ом

0,045

Магнетон Бора

Ив

eft/2me

(9,274 0154 ±0,000 0031)* 10 24 Дж-Тл'1

0,34

Ядерный магнетон

Ин

ей/2шр

(5,050 7866 ± 0,000 0017>-10 27 Дж-Тл'1

0,34

Атомные константы

Постоянная тонкой структуры

а

Цосе2/2Л

(7,297 353 08 ±0,000 000 ЗЗИО-3

0,045

Постоянная Ридберга


теса2/2Л

10 973 731,534 ±0,013 ми

0,0012

Боровский радиус


а/4я/?_

(0,529 177 249 ± 0,000 000 024)* 1СН° м

0,045

Энергия Хартри


e2/4nE„a0 = = 2R_hc

(4,359 7482 ±0,000 0026М0-18 Дж

0,60

Квант циркуляции

Л/2те

(3,636 948 07 ± 0,000 000 33)■ 10u м2-г‘

0,089

Электрон

Масса покоя электрона

е

(9,109 3897 ±0,000 0054)-10 "3t кг

0,59

Отношение заряда электрона к его массе


-e/me

(-1,758 819 62 ±0,000 000 53)* 10"

Кл’кг-1

0,30

Молярная масса электрона

М(с)

(5,485 799 03 ±0,000 000 13)-10‘: кг/моль

0,023

Комптоновская длина волны электрона

Ас

h/mtc

(2,426 310 58 ±0,000 000 22)-10-*2 м

0,089

Классический радиус электрона

г.

а2в0

(2,817 940 92 ±0,000 000 38)-10",5м

0,13

Томсоновское сечение рассеяния

ае

(8р/3)ге2

(0,665 246 16 ±0,000 000 18)*10"28 м2

0,27

Магнитный момент электрона


(928,477 01 ±0,000 31)*10-26 Дж*Тл-1

0,34

Аномалия магнитного момента электрона

at

Ми»-1

(1,159 652 193 ±0,000 000 010)*10“3

0,0086

g-фактор свободного электрона

&

2(1 +де)

2,002 319 304 386 ± 0,000 000 000 020

1-Ю'5

Мюон

Масса покоя мюона


(1,883 5327 ±0,000 OOlD-lO’28 кг

0,61