ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
Метрологія
Одиниці фізичних величин
ФІЗИЧНІ СТАЛІ
ТА ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ЧИСЛА
Основні положення,
позначення, назви та значення
Видання офіційне
BD011000
ВЕ237393
1 0 3 12 0 05
Н
Паелюкоеа В.А.
Щ "ГіЕОНОРМ"МАРКЕТИНГУ g
Офіційний агент
...... _ побсюджєння стандартів
ІЕ 026609
П
Київ
ДЕРЖСТАНДАРТ УКРАЇНИ
1998
ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ відавшА-льніаю 1
магазин стан дар ів
MAIA- ,q рг ляському
мі • ! !’ •) М Ки< 33
код. 306830Q3____
РОЗРОБЛЕНО Харківським державним політехнічним університетом;
Державним науково-дослідним інститутом «Система»;
Українським науково-дослідним інститутом стандартизації, сертифікації та інформатики
ВНЕСЕНО Харківським державним політехнічним університетом
ЗАТВЕРДЖЕНО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ наказом Держстандарту України від 9 жовтня 1997 р. № 620
Цей стандарт відповідає:
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
Ступінь відповідності — нееквівалентний (neq)
ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ
РОЗРОБНИКИ: В. Базакуца, д-р фіз.-мат. наук (керівник розробки);
О. Величко, канд. техн, наук (керівник розробки);
О. Вінниченко; В. Владіміров, д-р техн, наук (керівник розробки);
Л. Коваль; Є. Козир; І. Кугасян; О. Луковнікова;
О. Сук, канд. фіз.-мат. наук
© Держстандарт України, 1998
Цей стандарт не може бути повністю чи частково відтворений,
тиражований і розповсюджений як офіційне видання без дозволу
Держстандарту України
ЗМІСТ
с.
Галузь використання 1
Нормативні посилання ..2
Терміни та визначення 2
Основні положення 2
Додаток А Фундаментальні фізичні сталі 4
Додаток Б Характеристичні числа ....8
Додаток В Перелік використаних міжнародних стандартів 12ВСТУП
Групу стандартів під загальною назвою «Метрологія. Одиниці фізичних величин» розроблено на основі міжнародних стандартів ISO 31:1992 та ISO 1000:1992.
Ця група стандартів складається з трьох документів з такими назвами:
ДСТУ 3651.0-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Основні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць. Основні положення, назви та позначення;
ДСТУ 3651.1-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні поняття, назви та позначення;
ДСТУ 3651.2-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення.
Ступінь відповідності стандартів цієї групи міжнародним відповідникам — нееквівалентний (neq), оскільки на основі міжнародних стандартів розроблено національні стандарти іншої структури. Наведені в ДСТУ 3651 фізичні величини, одиниці фізичних величин, їхні назви, позначення та правила застосування відповідають аналогічним вимогам міжнародних стандартів.ДСТУ 3651.2-97
ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
МЕТРОЛОГІЯ
ОДИНИЦІ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН
ФІЗИЧНІ СТАЛІ
ТА ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ЧИСЛА
Основні положення, позначення,
назви та значення
МЕТРОЛОГИЯ
ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ
И ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ЧИСЛА
Основные положения, обозначения,
наименования и значения
METROLOGY
UNITS OF PHYSICAL QUANTITIES
PHYSICAL CONSTANTS
AND CHARACTERISTIC NUMBERS
General principles, symbols,
names and values
Чинний від 1999-01-01
ГАЛУЗЬ ВИКОРИСТАННЯ
Цей стандарт установлює фізичні сталі, які підлягають обов’язковому застосуванню в Україні, а також їхні позначення, назви та значення в Міжнародній системі одиниць (SI).
Стандарт рекомендує до застосування в Україні назви та позначення найпоширеніших характеристичних чисел.
Назви і позначення фізичних сталих і характеристичних чисел, а також значення основних фізичних сталих, регламентовані цим стандартом, треба використовувати у нормативних документах, у всіх видах документації, що розробляється чи переглядається, у науково-технічних публікаціях, навчальній та довідковій літературі, у навчальному процесі всіх навчальних закладів.
Видання офіційне
НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ
У цьому стандарті містяться посилання на:
ДСТУ 2681-94 Метрологія. Терміни та визначення
ДСТУ 3651.0-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Основні одиниці Міжнародної системи одиниць. Основні положення, назви та позначення
ДСТУ 3651.1-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні поняття, назви та позначення.
З ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ
У цьому стандарті використано терміни, встановлені ДСТУ 2681, а саме: (фізична) величина, розмірність (фізичної) величини, розмірнісна (фізична) величина, безрозмірнісна (фізична) величина, одиниця (фізичної) величини, система одиниць (фізичних величин), значення (фізичної) величини, числове значення (фізичної) величини, Міжнародна система одиниць.
У цьому стандарті також використано терміни, які наведено нижче.
Фізична стала — фізична величина, яка має незмінне значення за визначених обставин в обраній системі одиниць.
Фундаментальна фізична стала — фізична стала, значення якої, визначене експериментально в обраній системі одиниць, містить інформацію про найзагальніші (фундаментальні) властивості матерії і є незмінним за будь-яких умов.
Характеристичне число — безрозмірнісна комбінація фізичних величин, яка виникає у функційних залежностях, що відбивають фізичні факти, незалежні від вибору системи одиниць.
4 ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ
.1 Після перетворення емпіричних співвідношень для числових значень величин у рівняння для значень фізичних величин у вибраній системі одиниць в останніх з'являються коефіцієнти пропорційності, які мають різне походження.
Наприклад, коефіцієнт пропорційності у рівнянні для фізичних величин, значення якого залежить лише від прийнятих визначень фізичних величин і не залежить від вибору систем одиниць — це числовий множник, а коефіцієнт пропорційності, який залежить від вибору системи одиниць, що входять до цього рівняння — це або фізична стала, або добуток декількох фізичних сталих і числового множника
1.1 Слід розрізняти фундаментальні фізичні сталі та сталі речовини чи системи. Останні є фізичними величинами, які за певних умов зберігають незмінним своє значення у вибраній системі одиниць лише для деякої речовини чи системи.
Приклади
Співвідношення між енергією W кванта електромагнітного поля та його час тотою V визначається формулою Планка W ~ hv, де h — фундаментальна стала Планка.
Закон радіоактивного розпаду N = ^ехр(-Хґ), де N — число атомів деякого радіоактивного елементу, що залишились без розпаду через час t, N„ — число цих атомів у вихідний момент (t = 0), — містить сталу радіоактивного розпаду X, яка є сталою речовини — розглядуваного радіоактивного елемента.
Характеристика йонної кристалічної гратки, що визначає електростатичну енергію взаємодії, яка припадає на пару йонів, — стала Маделунга а, — є сталою системи (певного кристалу).4.1.2 У Додатку А наведено фундаментальні фізичні сталі, значення яких регламентовано міжнародно узгодженим документом. При цьому використано визначення основних та похідних одиниць SI, що їх подано у ДСТУ 3651.0 і ДСТУ 3651.1.
4.2 Будь-яке фізичне співвідношення між розмірнісними фізичними величинами можна сформулювати як співвідношення між безрозмірнісними величинами. Внаслідок цього у без- розмірнісному співвідношенні виникають безрозмірнісні комбінації фізичних величин — характеристичні числа, які є незалежними від вибору системи одиниць і правлять за критерії подібності процесів чи систем. Характеристичні числа, разом з фізичними сталими, притаманними розглядуваному процесу, цілком визначають цей процес.
Два фізичних процеси слід вважати подібними, якщо їх описують однакові безрозмірнісні співвідношення, а всі характеристичні числа, притаманні одному процесу, дорівнюють характеристичним числам другого процесу.
Довільна комбінація характеристичних чисел утворює нове характеристичне число та може також правити за критерій подібності.
У Додатку Б подано характеристичні числа, які використовуються при досліджуванні явищ перенесення, тобто необоротних процесів перенесення маси, енергії, імпульсу, заряду, що мають місце в середовищі внаслідок руху та взаємодії мікрочастинок.
Позначення характеристичного числа друкується похилим шрифтом (курсивом) та складається з двох латинських літер, перша з яких велика.
Приклад
Число Рейнольдса Re.
У разі, коли характеристичне число виступає як множник у добутку, його позначення слід відокремлювати від інших символів знаком множення, проміжком або дужками.ДОДАТОК А
(обов'язковий)
ФУНДАМЕНТАЛЬНІ ФІЗИЧНІ СТАЛІ
А.1 Подані нижче у таблиці А.1 узгоджені значення фундаментальних фізичних сталих обчислено на підставі вимірювань окремих сталих чи їхніх комбінацій у 12 країнах світу. За остаточного погодження (XV Генеральна Асамблея КОДАТА, 1986 р.) використовувались узгоджені розміри підтримуваних одиниць фізичних величин, значення ряду фізичних сталих і перекладні енергетичні множники.
А.2 Дані таблиці А.1 збігаються з даними єдиного міжнародно узгодженого документа, що систематизує значення фундаментальних фізичних сталих і є чинним, доки не буде проведено перегляд значень сталих та проведення процедури нового узгодження.
А.З У стовпчику 3 «Визначальне рівняння» таблиці А.1 подано співвідношення сталої з іншими сталими, якщо воно існує.
Якщо у стовпчику 4 «Значення величини» таблиці А.1 подано точне числове значення сталої, то в останньому стовпчику 5 «Відносна похибка» зазначено «точно». В інших випадках у стовпчику 4 після середнього значення сталої та символу «±» наведено середньоквадратичну похибку, а у стовпчику 5 таблиці — відносну середньоквадратичну похибку.
Таблиця А.1 — Фундаментальні фізичні сталі
Назва величини |
Позначення |
Визначальне рівняння |
Значення величини |
Відносна похибка, 1(УС |
Універсальні сталі |
||||
Швидкість світла у вакуумі |
С |
1 |
299 792 458 м-с"’ |
ТОЧНО |
Магнітна стала |
Но |
__ |
4тг10'7 Гн/м = 12,566 370 614... -IO"7 Гн/м |
точно |
Електрична стала |
|
W2)-' |
8,854 187 817... -Ю'17 Ф-мГ’ |
точно |
Гравітаційна стала |
G |
— |
(6,672 59 + 0,000 85) 10-" м’-кг-'-с'2 |
128 |
Стала Планка |
h |
— |
(6,626 0755 ±0,000 0040) -Ю^Дж с |
0,60 |
Стала Дірака |
h |
h/2n |
(1,054 572 66 ±0,000 000 63)-10~34 Дж-с |
0,60 |
Планківська маса |
mf |
(йс/СУ^ |
(2,176 71 ±0,000 14)-10-* кг |
64 |
Планківська довжина |
I, |
h/mpc = = (ftG/c3)’/2 |
(1,616 05 + 0,000 ЮНО’35 м |
64 |
Планківський час |
|
Zp/c == (hG/c5)'/2 |
(5,390 56 ±0,000 34)-IO'44 с |
64 |
Електромагнітні сталі |
||||
Елементарний заряд |
e |
- |
(1,602 177 33 ± 0,000 000 49)• 10*'9 Кл |
0,30 |
Квант магнітного потоку |
Фо |
Л/2е |
(2,067 834 61 ±0,000 000 61)-10~'5 Вб |
0,30 |
Відношення Джозефсона |
»ї> |
2e/h |
(4,835 9767 ± 0,000 0014 М014 Гц-В'1 |
0,30 |
Квантова провідність Голла |
Он |
e2/h |
(3,874 046 14 ± 0,000 000 і7)-10‘= См |
0,045 |
Назва величини |
Позначення |
Визначальне рівняння |
Значення величини |
Відносна похибка. W’" |
Квантовий опір Голла |
|
h/e2= = ц()с/2а |
25 812,8056 ±0,0012 Ом |
0,045 |
Магнетон Бора |
Р-в |
ей/2 т г |
(9,274 0154 ± 0,000 003D-10-24 Дж-Тл'1 |
0,34 |
Ядерний магнетон |
Pn |
&г/2тр |
(5,050 7866 ± 0,000 0017)-10-27 Дж-Тлл |
0,34 |
Атомні сталі |
||||
Стала тонкої структури |
а |
ivce2/2h |
(7,297 353 08 ± 0,000 000 33)-103 |
0,045 |
Стала Ридберга |
R. |
mcca2/2h |
10 973 731,534 ±0,013 м 1 |
0,0012 |
Борівський радіус |
«0 |
a/47tR_ |
(0,529 177 249 ±0,000 000 024)-10-'° м |
0,045 |
Енергія Гартрі |
Eh |
є2/4леосо = = 2R„hc |
(4,359 7482 ±0,000 0026)-10 16 Дж |
0,60 |
Квант циркуляції |
— |
h/2mc |
(3,636 948 07 ± 0,000 000 33)-10^ м2-с-‘ |
0,089 |
Електрон |
||||
Маса спокою електрона |
те |
— |
(9,109 3897 ±0,000 0054) -10 31 кг |
0,59 |
Відношення заряду електрона до його маси |
— |
~e/mc |
(-1,758 819 62 ±0,000 000 53)-10" Кл-кг” |
0,30 |
Молярна маса електрона |
М(е) |
— |
(5,485 799 03 ±0,000 000 13)-10’7 кг/моль |
0,023 |
Комптонова довжина хвилі електрона |
|
h/mcc |
(2,426 310 58 ± 0,000 000 22)-10",2 м |
0,089 |
Класичний радіус електрона |
г. |
a2o0 |
(2,817 940 92 ±0,000 000 38)-10'15 м |
0,13 |
Томсоновий переріз розсіяння |
о. |
(8p/3)rc2 |
(0,665 246 16 ±0,000 000 18)-10’2Є м2 |
0,27 |
Магнітний момент електрона |
Р- |
— |
(928,477 01 ±0,000 ЗІ)-10 26 Дж-Тл’’ |
0,34 |
Аномалія магнітного момента електрона |
«е |
Ре/Рв-1 |
(1,159 652 193 ±0,000 000 010)-10'3 |
0,0086 |
g-фактор вільного електрона |
|
2(l+a) |
2,002 319 304 386 ± 0,000 000 000 020 |
1-Ю’5 |
Мюон |
||||
Маса спокою мюона |
|
— |
(1,883 5327 ±0,000 001D-10’28 кг |
0,61 |
Молярна маса мюона |
М(ц) |
— |
(1,134 289 13 ±0,000 000 17)-10’4 кг/моль |
0,15 |
Магнітний момент мюона |
Ри |
— |
(4,490 4514 ±0,000 0015)-10’26 Дж-Тл'1 |
0,33 |
Аномалія магнітного момента мюона |
|
|цр/(ей/ 2wJ] - 1 |
(1,165 9230 ±0,000 0084)-10’3 |
7,2 |