Forum Ateista.pl
Zmiany w układzie SI - Wersja do druku

+- Forum Ateista.pl (https://ateista.pl)
+-- Dział: Nauka (https://ateista.pl/forumdisplay.php?fid=5)
+--- Dział: Nauki ścisłe i techniczne (https://ateista.pl/forumdisplay.php?fid=19)
+--- Wątek: Zmiany w układzie SI (/showthread.php?tid=9732)



Zmiany w układzie SI - Albowiem - 27.08.2013

Wszystko wskazuje na to, że już w przyszłym roku nastąpią radykalne zmiany w układzie SI:

http://en.wikipedia.org/wiki/New_SI_definitions

Osobiście uważam, że wszystkie proponowane zmiany są zmianami na lepsze, ale jest jedna rzecz, która moim zdaniem powinna być zmieniona w sposób bardziej radykalny. Chodzi o ampera:

Wikipedia napisał(a):Current definition: The ampere is that constant current which, if maintained in two straight parallel conductors of infinite length, of negligible circular cross-section, and placed 1 m apart in vacuum, would produce between these conductors a force equal to 2×10^−7 newton per metre of length.

Proposed definition: The ampere, A, is the unit of electric current; its magnitude is set by fixing the numerical value of the elementary charge to be equal to exactly 1.60217X×10^−19 when it is expressed in the unit Aˇs, which is equal to C.

X w liczbie 1.60217X×10^−19 oznacza ostatnią cyfrę, która jeszcze nie została ustalona.

Proponowana definicja pokazuje jeszcze wyraźniej to, co było dla mnie oczywiste już wcześniej: amper w ogóle nie powinien być jednostką fundamentalną! Zamiast ampera do grupy siedmiu jednostek fundamentalnych lepiej byłoby wprowadzić kulomba. Wówczas wśród siedmiu definicji jednostek fundamentalnych zamiast powyższej definicji ampera można by wprowadzić znacznie prostszą definicję kulomba:

My first proposed definition:
The coulomb, C, is the unit of electric charge; its magnitude is set by fixing the numerical value of the elementary charge to be equal to exactly 1.60217X×10^−19 C.

To jednak nie wszystko. Według powyższej definicji (oraz oficjalnie proponowanej definicji ampera) kulomb nie jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego, więc można powiedzieć, że jest niefizyczny! (nie jest nawet całkowitą wielokrotnością e/3 i to bez względu na nieustaloną cyfrę X). Z tego powodu najlepsza moim zdaniem definicja kulomba jest następująca:

My second proposed definition:
The coulomb, C, is the unit of electric charge; its magnitude is set by fixing the numerical value of the elementary charge to be equal to exactly 1/(6.2415YZ×10^18 ) C.

Wówczas mamy: C = 62415YZ×10^12 e, czyli kulomb (a nawet pikokulomb) jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego, czyli ładunkiem mogącym istnieć w rzeczywistości (Y i Z to nieustalone cyfry).

Zachęcam do dyskusji na temat proponowanych zmian.


Zmiany w układzie SI - Xeo95 - 27.08.2013

Czytałem że mają zmienić kilograma. Jest to jedyna jednostka podstawowa która jest wyznaczona na podstawie konkretnego przedmiotu a nie jakieś wartości fizycznej.
Problem wynika z tego że wzorzec kilogram... traci na wadze. Natomiast jego oficjalne repliki przybierają na wadze Oczko
Dla laikow różnice są nieznaczace ale dla specjalistów już tak.

PS. Dlaczego kilogram jest jednostką podstawową, przecież ma przedrostek kilo- ?


Zmiany w układzie SI - Sofeicz - 27.08.2013

Równie dobrze takimi jednostkami mogłyby być łokcie, pudy, wiorsty i karaty.
To wszystko jest tylko kwestia umowy.


Zmiany w układzie SI - Xeo95 - 27.08.2013

@Albowiem: witaj, nowy uzytkowniku Uśmiech

Zmien avatar bo się kojarzy z jednym ze starych uzytkownikow, który używał takiego samego jak ty.


Zmiany w układzie SI - Fizyk - 28.08.2013

Też bym na jednostkę podstawową wybrał kulomba, a nie ampera, ale chyba po prostu nie chcą robić aż takiej rewolucji.

Co do bycia wielokrotnością ładunku elementarnego, cóż, zgadzam się, że byłoby ładniej, ale to w sumie nie jest jakoś szczególnie ważne.

Xeo95 napisał(a):PS. Dlaczego kilogram jest jednostką podstawową, przecież ma przedrostek kilo- ?
Pewnie gram i kilogram istniały wcześniej, a układ SI był zaprojektowany tak, żeby jednostki podstawowe były rzędu wielkości spotykanych na co dzień, więc kilogram był lepszym wyborem.

To przy okazji też może być powód, dla którego wolą amper od kulomba jako jednostkę podstawową - prądy rzędu ampera to normalka, ładunki rzędu kulomba już niezupełnie. Żeby jednostką podstawową była jednostka ładunku zgodna z pierwotną filozofią, rewolucja musiałaby pójść jeszcze głębiej.


Zmiany w układzie SI - Albowiem - 28.08.2013

Xeo95 napisał(a):@Albowiem: witaj, nowy uzytkowniku Zdezorientowanymile:
Nie jestem aż taki nowy, jak się wydaje :-) Miałem już kiedyś konto, ale po dość krótkim czasie zostało ono skasowane. Nie jestem pewien, ale wydaje mi się, że miało to związek z ogólną awarią całego forum.

Xeo95 napisał(a):Zmien avatar bo się kojarzy z jednym ze starych uzytkownikow, który używał takiego samego jak ty.
Wolałbym tego uniknąć, bo taki sam avatar (a także nazwę i podpis) mam już na forum wiara.pl.

fizyk napisał(a):Pewnie gram i kilogram istniały wcześniej, a układ SI był zaprojektowany tak, żeby jednostki podstawowe były rzędu wielkości spotykanych na co dzień, więc kilogram był lepszym wyborem.
Poza tym myślę, że wytworzenie i odpowiednie przechowywanie Międzynarodowego Wzorca Grama mogłoby być trudniejsze niż Międzynarodowego Wzorca Kilograma. Na szczęście ten argument już niedługo powinien przejść do historii razem z samym Wzorcem :-)

fizyk napisał(a):To przy okazji też może być powód, dla którego wolą amper od kulomba jako jednostkę podstawową - prądy rzędu ampera to normalka, ładunki rzędu kulomba już niezupełnie. Żeby jednostką podstawową była jednostka ładunku zgodna z pierwotną filozofią, rewolucja musiałaby pójść jeszcze głębiej.
Skoro wśród jednostek podstawowych jest kilogram, to zgodnie z "pierwotną filozofią" równie dobrze mógłby być też np. mikrokulomb.


Zmiany w układzie SI - Xeo95 - 28.08.2013

Mikrocolumb? Coś takiego jest możliwe fizycznie?


Zmiany w układzie SI - Fizyk - 28.08.2013

Albowiem napisał(a):Skoro wśród jednostek podstawowych jest kilogram, to zgodnie z "pierwotną filozofią" równie dobrze mógłby być też np. mikrokulomb.
Wtedy jednostką pochodną zostałby z automatu mikroamper, to z kolei miałoby wpływ na takie jednostki jak np. tesla i znów mamy cały system do przebudowy Oczko

Xeo95 napisał(a):Mikrocolumb? Coś takiego jest możliwe fizycznie?
Raz, "mikrokulomb" (od Charlesa Coulomba, nie od Krzysztofa Kolumba Oczko ), dwa - czemu nie?


Zmiany w układzie SI - Sofeicz - 28.08.2013

Temu systemowi daleko do spójności.


Zmiany w układzie SI - Xeo95 - 28.08.2013

To wszystko kwestia umowy, jak mowiles.
@Fizyk: culomb pomylił mi się z ładunkiem elementarnym Język


Zmiany w układzie SI - Albowiem - 30.08.2013

Sofeicz napisał(a):Temu systemowi daleko do spójności.
A jakie niespójności w nim znalazłeś?

Ja znalazłem kilka rzeczy, do których można by się przyczepić w definicji sekundy:
Wikipedia napisał(a):Proposed definition: The second, s, is the unit of time; its magnitude is set by fixing the numerical value of the ground state hyperfine splitting frequency of the caesium-133 atom, at rest and at a temperature of 0 K, to be equal to exactly 9192631770 when it is expressed in the unit s−1, which is equal to Hz.

Po pierwsze, nie rozumiem jaki sens ma określanie temperatury dla pojedynczego atomu.

Po drugie, nawet jeżeli ma to jakiś sens, to lepiej by było napisać słownie o temperaturze zera absolutnego zamiast wprowadzać "0 K". Odwołanie się do kelwina w definicji sekundy powoduje, że układ definicji jednostek jest cykliczny (a więc formalnie nieprawidłowy), ponieważ w definicji kelwina pojawia się sekunda.

Po trzecie, definicja nie rozstrzyga pomiędzy dwoma możliwymi sposobami rozumienia spoczynku w tej sytuacji. Chodzi o to, że gdy atom cezu emituje foton w wyniku przejścia jego elektronu pomiędzy tymi dwoma szczególnymi stanami kwantowymi, to zgodnie z zasadą zachowania pędu uzyskuje on (atom) pęd przeciwny do pędu wyemitowanego fotonu. Definicja nie rozstrzyga, czy atom cezu powinien być w spoczynku przed tą emisją, czy już po niej.


Zmiany w układzie SI - exodim - 30.08.2013

Czymś bardziej fundamentalnym dla prądu jest... prąd (przepływ), a nie ładunek, który przepływa (przepłynie), więc amper jest akurat na miejscu w SI. Szczególnie, że SI jest projektowany raczej pod gusta techniki i inżynierów, a nie naukowców.


Zmiany w układzie SI - Machefi - 30.08.2013

Albowiem napisał(a):Po pierwsze, nie rozumiem jaki sens ma określanie temperatury dla pojedynczego atomu.
"Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii."
Jeśli nawet będziemy mieli do czynienia z jednym atomem jako danym układem to atom ten mając jakąś energię będzie można opisać jako mający jakąś temperaturę.
Cytat:Po drugie, nawet jeżeli ma to jakiś sens, to lepiej by było napisać słownie o temperaturze zera absolutnego zamiast wprowadzać "0 K".
Ależ to to samo.
Cytat:Odwołanie się do kelwina w definicji sekundy powoduje, że układ definicji jednostek jest cykliczny (a więc formalnie nieprawidłowy), ponieważ w definicji kelwina pojawia się sekunda.
:8O: nie zauważyłem nigdzie tej sekundy w definicji kelwina.
Cytat:Definicja nie rozstrzyga, czy atom cezu powinien być w spoczynku przed tą emisją, czy już po niej.
Moim zdaniem rozstrzyga, atom ma być w chwili emisji w stanie temperatury termodynamicznej 0 K, co oznacza właśnie, że ma być w spoczynku i bez drgań. Atom nie będący w spoczynku czyli w wyższej temperaturze wyemituje przy zmianie stanu większą energię a więc foton o wyższej częstotliwości niż atom w temperaturze 0 K. Ponieważ i tak nie da się osiągnąć zera bezwzględnego mierzy się temperaturę oraz częstotliwość fal i oblicza ze wzoru częstotliwość jaka byłaby gdyby temperatura wynosiła 0 K.


Zmiany w układzie SI - Albowiem - 31.08.2013

exodim napisał(a):Czymś bardziej fundamentalnym dla prądu jest... prąd (przepływ), a nie ładunek, który przepływa (przepłynie), więc amper jest akurat na miejscu w SI. Szczególnie, że SI jest projektowany raczej pod gusta techniki i inżynierów, a nie naukowców.
Czymś bardziej fundamentalnym dla ładunku jest... ładunek, a nie prąd który jest tylko przepływem ładunku.

Machefi napisał(a):Jeśli nawet będziemy mieli do czynienia z jednym atomem jako danym układem to atom ten mając jakąś energię będzie można opisać jako mający jakąś temperaturę.
A czy wobec tego atom w stanie spoczynku i w stanie podstawowym może mieć temperaturę wyższą niż zero bezwzględne? Jeżeli nie, to temperatura jest tu zbędnym parametrem, który nie jest potrzebny do opisu stanu układu (atomu). Jeżeli tak, to na czym polega różnica pomiędzy atomem o temperaturze zera bezwzględnego, a atomem o wyższej temperaturze (oba w stanie podstawowym i w stanie spoczynku) ?

Machefi napisał(a):
Albowiem napisał(a):Po drugie, nawet jeżeli ma to jakiś sens, to lepiej by było napisać słownie o temperaturze zera absolutnego zamiast wprowadzać "0 K".
Ależ to to samo.
Oczywiście, ale można mówić o temperaturze zera absolutnego bez odwoływania się do jakiejkolwiek jednostki temperatury. Wprowadzenie kelwina jest tu po prostu zbędne.

Machefi napisał(a):Zdezorientowanyhock: nie zauważyłem nigdzie tej sekundy w definicji kelwina.
Jeżeli szukałeś tylko słowa "sekunda", to nic dziwnego, że nie zauważyłeś. Sekunda pojawia się w postaci symbolu "s".
Machefi napisał(a):Moim zdaniem rozstrzyga, atom ma być w chwili emisji w stanie temperatury termodynamicznej 0 K, co oznacza właśnie, że ma być w spoczynku i bez drgań.

Nie ma czegoś takiego jak spoczynek w chwili emisji, bo chwila emisji jest chwilą zmiany ruchu atomu, czyli albo chwilą osiągnięcia spoczynku albo chwilą wyjścia ze stanu spoczynku (albo ani taką ani taką, ale ten przypadek nas nie interesuje).


Zmiany w układzie SI - exodim - 31.08.2013

Albowiem napisał(a):Czymś bardziej fundamentalnym dla ładunku jest... ładunek, a nie prąd który jest tylko przepływem ładunku.

Manifestacja przepływu ładunku, czyli prąd jest istotniejsza dla techniki niż manifestacja samego ładunku.


Zmiany w układzie SI - Machefi - 31.08.2013

Albowiem napisał(a):A czy wobec tego atom w stanie spoczynku i w stanie podstawowym może mieć temperaturę wyższą niż zero bezwzględne?
Już wiem o ci biega z tym pojedynczym atomem ale tak jak napisałem wcześniej ta definicja ma sens, bo o ile próbkę z atomami cezu można umieścić w stanie spoczynku, to nie można praktycznie schłodzić jej do temperatury 0 K. De facto pojedynczy atom nigdy nie jest w spoczynku i nie ma jak go trzymać pojedynczo (jest w próbce zawierającej wiele takich atomów). Stosuje się przeliczenie ze wzoru na warunki bezwzględnego zera. Dlatego według mnie definicja brzmi tak jak brzmi.
Cytat:Oczywiście, ale można mówić o temperaturze zera absolutnego bez odwoływania się do jakiejkolwiek jednostki temperatury. Wprowadzenie kelwina jest tu po prostu zbędne.
Zero absolutne wywodzi się ze skali Kelvina, nic na to nie poradzisz, bo to skala bezwzględna, w odróżnienia od Celsiusza czy Fahrenheita. Jeśli zaś chodzi ci o to, że można sam zwrot "0 K" pominąć, to zgoda, tak samo jak zamiast napisać, że jak coś porusza się z prędkością 0 m/s pisze się, że pozostaje w spoczynku. Tylko, że nikt nie wysuwa wniosku z tego, że jak napiszemy w spoczynku, to jednostka nie jest powiązana z metrem i sekundą a jak pisze 0 m/s to jest powiązana. Jeśli bowiem taki zapisek nic nie zmienia, to nie zmienia również faktu ewentualnego powiązania.
Cytat:Jeżeli szukałeś tylko słowa "sekunda", to nic dziwnego, że nie zauważyłeś. Sekunda pojawia się w postaci symbolu "s".
W którym miejscu, bo nadal nie widzę:
definicja napisał(a):Kelwin – jednostka temperatury w układzie SI równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, oznaczana K. Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola 2H na jeden mol 1H, 0,0003799 mola 17O na jeden mol 16O i 0,0020052 mola 18O na jeden mol 16O[1].
?
Cytat:Nie ma czegoś takiego jak spoczynek w chwili emisji, bo chwila emisji jest chwilą zmiany ruchu atomu, czyli albo chwilą osiągnięcia spoczynku albo chwilą wyjścia ze stanu spoczynku (albo ani taką ani taką, ale ten przypadek nas nie interesuje).
OK. Chodzi o chwilę tuż przed emisją.


Zmiany w układzie SI - Albowiem - 31.08.2013

Machefi napisał(a):Już wiem o ci biega z tym pojedynczym atomem ale tak jak napisałem wcześniej ta definicja ma sens, bo o ile próbkę z atomami cezu można umieścić w stanie spoczynku, to nie można praktycznie schłodzić jej do temperatury 0 K. De facto pojedynczy atom nigdy nie jest w spoczynku i nie ma jak go trzymać pojedynczo (jest w próbce zawierającej wiele takich atomów). Stosuje się przeliczenie ze wzoru na warunki bezwzględnego zera. Dlatego według mnie definicja brzmi tak jak brzmi.
Wobec tego być może lepiej byłoby napisać w definicji o pewnej grupie atomów zamiast o pojedynczym atomie. Taka definicja byłaby bardziej zbliżona do doświadczalnych realiów.

Machefi napisał(a):Zero absolutne wywodzi się ze skali Kelvina, nic na to nie poradzisz, bo to skala bezwzględna, w odróżnienia od Celsiusza czy Fahrenheita.
Po pierwsze jest dokładnie odwrotnie. To skala Kelwina wywodzi się z odkrycia istnienia zera absolutnego. Po drugie skala Kelwina nie jest jedyną możliwą skalą bezwzględną (choć z tego co wiem jest jedyną skalą bezwzględną stosowaną w praktyce).

Machefi napisał(a):Jeśli zaś chodzi ci o to, że można sam zwrot "0 K" pominąć, to zgoda, tak samo jak zamiast napisać, że jak coś porusza się z prędkością 0 m/s pisze się, że pozostaje w spoczynku. Tylko, że nikt nie wysuwa wniosku z tego, że jak napiszemy w spoczynku, to jednostka nie jest powiązana z metrem i sekundą a jak pisze 0 m/s to jest powiązana. Jeśli bowiem taki zapisek nic nie zmienia, to nie zmienia również faktu ewentualnego powiązania.
Jaka jednostka? Jeżeli mówimy o spoczynku, czyli o zerowej prędkości, to w ogóle nie potrzebujemy do tego żadnej jednostki prędkości. Oczywiście można taką jednostkę wprowadzić (np. m/s) i mówić o prędkości 0 m/s, ale nie jest to konieczne. Podobnie jest z temperaturą zera absolutnego, czyli temperaturą 0 K. Oczywiście nie czepiałbym się tego, gdyby nie formalna cykliczność definicji.

Machefi napisał(a):W którym miejscu, bo nadal nie widzę.
Chodzi mi o proponowaną definicję, a nie o aktualną definicję.

Machefi napisał(a):OK. Chodzi o chwilę tuż przed emisją.
Też mi się wydaje, że autorom definicji o to właśnie chodziło. Uważam jednak, że definicja powinna to precyzować, żeby nie było nieporozumień.


Zmiany w układzie SI - exodim - 31.08.2013

Albowiem napisał(a):Wobec tego być może lepiej byłoby napisać w definicji o pewnej grupie atomów zamiast o pojedynczym atomie. Taka definicja byłaby bardziej zbliżona do doświadczalnych realiów.
Tylko po co? Co by to zmieniło? Poza tym da się łapać atomy w pułapki, a następnie przeprowadzać tak badania. Można też tłumaczyć autorów definicji, że użyli synekdochy.


Cytat:Po pierwsze jest dokładnie odwrotnie. To skala Kelwina wywodzi się z odkrycia istnienia zera absolutnego. Po drugie skala Kelwina nie jest jedyną możliwą skalą bezwzględną (choć z tego co wiem jest jedyną skalą bezwzględną stosowaną w praktyce)
Są inne skale, skalowane pod te nietermodynamiczne i tak np. w anglosferze w niektórych technicznych dziedzinach używa się skali Rankina, która jest termodynamiczną skalą opartą o zero absolutne, jednak skalowana do Fahrenheitów, czyli 1 Ra = 1 F. W praktyce skali termodynamicznych może być całe mnóstwo, ale w świecie nauki powszechnie używa się tylko kelwinów.


Cytat:Jaka jednostka? Jeżeli mówimy o spoczynku, czyli o zerowej prędkości, to w ogóle nie potrzebujemy do tego żadnej jednostki prędkości. Oczywiście można taką jednostkę wprowadzić (np. m/s) i mówić o prędkości 0 m/s, ale nie jest to konieczne. Podobnie jest z temperaturą zera absolutnego, czyli temperaturą 0 K. Oczywiście nie czepiałbym się tego, gdyby nie formalna cykliczność definicji.
Tylko, że to są tożsamości:
zero bezwzględne == 0 K = 0 Ra itp.
ciało w spoczynku względem czegoś == 0 m/s względem czegoś