Staðlaráð Íslands Öll réttindi áskilin. 1. prentun.

Size: px

Start display at page:

Download "Staðlaráð Íslands Öll réttindi áskilin. 1. prentun."

Egbert Kelley
5 years ago
Views:

1 Staðlar Staðlarlétta léttaþérþérlíﬁð! líﬁð!

2 Staðlaráð Íslands Öll réttindi áskilin. 1. prentun. Án skriflegs leyfis útgefanda má ekki endurprenta eða afrita þetta rit með neinum hætti, vélrænum eða rafrænum, svo sem ljósritun, hljóðritun eða annarri aðferð sem nú er þekkt eða verður síðar fundin upp, né miðla ritinu í rafrænu gagnasafni. ISBN-númer:

3 Formáli Þetta er þriðja útgáfa SI kversins aukin og endurbætt. Önnur útgáfa kom út 1994 og hefur verið ófáanleg lengi. Frá því kverið var gefið út síðast hafa orðið nokkrar breytingar þó svo að einingakerfið í heildina hafi lítið breyst. Þessar breytingar hafa verið færðar inn. Þessi þriðja útgáfa er byggð að mestu á annarri útgáfunni ásamt enskri útgáfu ISO frá Einnig hefur verið notast við upplýsingar frá ISO á rafrænu formi til að tryggja að í kverinu séu nýjustu upplýsingar. Þessu kveri, eins og hinum fyrri, er ætlað að vera lítil handbók um SI einingarnar og notkun þeirra. Því er ætlað að vera hjálpartæki við gerð kennslugagna, við kennslu og nám og sem uppsláttarrit fyrir þá sem vinna að tæknistörfum. Upplýsingarnar í kverinu eru byggðar á alþjóðlegu stöðlunum ISO 31 og ISO Lög um mælingar, mæligrunna og vigtarmenn voru samþykkt á Alþingi 14. júní 2006 og tóku gildi 30. júní Í 5. grein laganna er notkun SI kerfisins lögboðin á Íslandi.

4 Efnisyfirlit Formáli 3 1 Hvað er SI kerfið? Sögulegur bakgrunnur Breytingin yfir í SI kerfið Meginreglur SI kerfisins Grunneiningar Afleiddar einingar Margfeldiseiningar Aukaeiningar Stærðir og einingar Ritunarreglur 12 2 Stærðir, einingar og tákn Rúm og tími 13 Flatarhorn 13 Lengd 13 Flatarmál 14 Rúmmál 14 Tími 14 Hornhraði 14 Hraði 14 Hröðun Lotubundin fyrirbæri 15 Tíðni 15 Snúningstíðni, hverfitíðni 15 Horntíðni Aflfræði 15 Massi 15 Eðlismassi 15 Kraftur 15 Kraftvægi 16 Skriðþungi 16 Tregðuvægi 16 Orka 16 Afl 16 Þrýstingur 16 Skriðseigja 17 Eðlisseigja Efnisstyrkur 17 Hverfivægi um flöt 17 Hverfivægi um pólaás 17 Mótstöðuvægi 17 Þverspenna 17 Skúfspenna (skerspenna) 17 Fjaðurstuðull 17 Skúfstuðull (skerstuðull) Varmi 17 Varmafræðilegt hitastig 17 Varmaleiðni 18 Varmaflutningsstuðull 18 Yfirborðsstuðull á varmaflutningi 18 Varmaeinangrun 18 Eðlisvarmi Rafmagn og segulsvið 18 Rafstraumur 18 Rafhleðsla 18 Rafmætti 18 Rafspenna 18 Rýmd 18 Viðnám 18 Span (spanstuðull) 18 Þéttleiki segulflæðis 19 Raunafl 19 Launafl 19 Sýndarafl Ljós 19 Ljósstyrkur 19 Ljósflæði 19 Birta 19 Lýsingartími 19

5 2.8 Hljóðfræði 19 Hljóðþrýstingsstig 19 Hljóðafl Eðlisefnafræði 20 Efnismagn 20 Hlutfallslegur frumeindamassi 20 Hlutfallslegur sameindamassi 20 Efnisstyrkur 20 Mólstyrkur 20 Efnishlutfall 20 Rúmmálshlutfall 20 Massahlutfall Frumeinda- og kjarneðlisfræði 20 Virkni 20 Massavirkni, sérstök virkni 20 Rúmmálsvirkni, virkniþéttleiki Jónandi geislun 20 Geislaskammtur 20 Geislaálag 21 Geislaáhrif Einkennandi tölur 21 3 Breytitöflur 22

6 SI - kerfið 1 Hvað er SI kerfið? SI stendur fyrir Système International d Unités, þ.e. hið alþjóðlega kerfi eininga. Stafirnir SI eru notaðir á öllum tungumálum til auðkenningar á kerfinu. SI kerfið er einingakerfi sem sett var fram og tekið upp af æðstu alþjóðastofnun um mál og vog þ.e. General Conference on Weight and Measures (Conférence Génerale des Poids et Mesures, CGPM). Það er byggt á metrakerfinu gamla og er hannað með það fyrir augum að nýtast við allar aðstæður - almennar, tæknilegar eða vísindalegar. SI kerfið er þannig uppbyggt að aðeins er notuð ein eining fyrir hverja tegund stærðar. Þetta fækkar stærðareiningum og gerir kerfið auðlærðara og auðveldara í notkun. Uppbygging kerfisins gerir líka alla útreikninga einfaldari. Kostir SI kerfisins koma best í ljós ef stuðst er við reglur þess eingöngu og þær ávallt notaðar. 1.1 Sögulegur bakgrunnur Eldri mælieiningar voru ekki hluti af neinu mælikerfi. Mælieiningar ólíkra hluta mynduðu sjálfstæð kerfi. Imperial foot-pound (fet-pund) kerfið varð til eftir langa þróun mælieininga allt frá tímum Rómverja. Þrátt fyrir einföldun í nokkrum áföngum þá notast kerfið enn við margar einingar til mælinga á sama hlutnum t.d. tomma, fet, jardi og míla fyrir lengd. Fyrsta velheppnaða einingakerfið var metrakerfið sem fundið var upp í Frakklandi upp úr Metrakerfið var tekið upp á alþjóðavísu með undirritun Metre Convention samningsins (Convention du Métre), samnings 17 þjóða, í París árið Síðan þá hafa margar þjóðir bæst í hópinn; í janúar árið 2007 voru þær 51 auk 22 þjóða sem eru aukaaðilar. Fjöldi þjóða sem ekki eru aðilar nota einnig metrakerfið, þ.m.t. Ísland. Eftir því sem tæknin þróaðist var bætt við fjölmörgum nýjum einingum í metrakerfið fyrir mismunandi svið. Í reynd varð metrakerfið blanda nokkurra mismunandi kerfa. Árið 1901 kom ítalski rafmagnsverkfræðingurinn Givanni Giorgi fram með hugmynd um raffræðilega grunneiningu til að tengja saman rafrænar einingar og kraftrænar einingar. Tillaga Giorgis varð undirstaðan að MKSA (metri, kílógramm, sekúnda og amper) - kerfinu, þar sem amper, A, var bætt við sem nýrri grunneiningu ásamt hinum þremur eldri þ.e. metranum, m, kílógramminu, kg, og sekúndunni, s. Árið 1938 var bætt við MKSA kerfið afleiddu einingunni newton, N, fyrir kraft í stað einingarinnar kílógramm-kraftur (kgf), sumstaðar kölluð kílópond (kp), en sú eining samræmdist ekki kerfinu. MKSA kerfið varð síðan grunnurinn að SI kerfinu. SI kerfið var búið til af Alþjóðasamtökum um mál og vog, CIPM, (International Committee for Weights and Measures/Comité International des Poids et Mesures), og síðan samþykkt af General Conference on Weight and Measures, CGPM, árið 1960 en þar sitja fulltrúar allra aðildarþjóðanna.

7 Þegar SI kerfið var samþykkt var bætt við tveimur grunneiningum, kelvin, K, fyrir varmafræði og kandela, cd, fyrir ljósstyrk. Árið 1971 var sjöundu grunneiningunni bætt við, mól, mol, fyrir efnismagn. Alþjóðastaðlasamtökin, ISO, hafa gefið út alþjóðastaðalinn ISO 31, Stærðir og einingar í 14 hlutum, og ISO 1000, SI einingar og tillaga um notkun margfelda af þeim og annarra eininga, fyrir notkun á SI kerfinu. Staðlaráð aðildarlandanna hafa byggt á ISO 31 og alþjóðastaðlinum IEC 27 Notkun bókstafatákna í raftækni (4 hlutar) frá Alþjóða raftækniráðinu (International Electrotechnical Commission), IEC, og breytt þjóðarstöðlum til samræmis við SI kerfið. 1.2 Breytingin yfir í SI kerfið Í flestum Evrópulöndum hefur metrakerfið verið notað frá því á 19. öld. Í þessum löndum var breytingin yfir í SI kerfið fólgin í því að hætta notkun eldri mælieininga svo sem kílópond, kp; kaloríu, kal; hestafls, hp; bar, bar, og taka upp fáeinar nýjar svo sem newton, N, og pascal, Pa. Í löndum sem notuðu fet-pund kerfið er breytingin miklu meiri, þar breytast nánast allar einingar að tímanum undanskildum. Margar af stærstu iðngreinum Bretlands og Bandaríkjanna hafa skipt yfir í SI kerfið. Einnig er mikið af verslunarvöru selt í metraeiningum. En hins vegar eru t.d. vegamerkingar ennþá í mílum og mílum á klukkustund. 1.3 Meginreglur SI kerfisins SI kerfið er byggt á sjö sjálfstæðum grunneiningum. Með einföldum eðlisfræðireglum og útreikningum er hægt að sameina þær og skilgreina nýjar tegundir stærða, afleiddar einingar. Fyrir hverja tegund stærðar er aðeins til ein SI eining. Grunneiningarnar ásamt afleiddu einingunum mynda síðan samræmdu SI einingarnar. Nokkrar einingar utan SI kerfisins hafa verið samþykktar til notkunar með þeim. Þessar einingar eru kallaðar aukaeiningar. SI einingar, eða í nokkrum tilfellum aukaeiningar eins og lítri, l, eða rafeindavolt, ev, er hægt að nota með forskeytum sem þýða margföldun með ákveðnu veldi af tíu. Einingar sem hafa forskeyti eru kallaðar margfeldiseiningar til að aðskilja þær frá grunneiningum og afleiddum einingum Grunneiningar Þær sjö grunneiningar sem mynda SI kerfið hafa verið valdar af sögulegum ástæðum eða hagkvæmnisástæðum, en þær er að finna í töflu 1. Tafla 1 Grunnstærð SI grunneining Nafn Tákn lengd metri m massi kílógramm kg tími sekúnda s rafstraumur amper A hiti kelvin K efnismagn mól mol ljósstyrkur kandela cd

8 Grunneiningin kílógramm er skilgreind með alþjóðlegri frumgerð kílógrammsins, sem er tiltekinn sívalningur gerður úr 90 % platínu og 10 % iridíum. Sívalningurinn er geymdur hjá International Bureau of Weights and Measures í Pavillion de Breteuil í bænum Sèvres, rétt við París, í Frakklandi. Hinar sex grunneiningarnar eru skilgreindar með eðlisfræðilegum tilraunum. Allar skilgreiningarnar má finna í ISO Afleiddar einingar Afleiddar einingar eru myndaðar úr grunneiningum samkvæmt eðlisfræðilegum tengslum stærðanna. Dæmi: Rúmmálseining er skilgreind með jöfnunni fyrir rúmmál tenings þ.e. V = l³ þar sem V er rúmmálið og l (í metrum) er kantlengd teningsins. SI einingin er því 1 m³. Dæmi: Einingin fyrir hröðun er skilgreind með hjálp jöfnunnar fyrir jafna hröðun punktmassa, a = v/t, þar sem a er hröðunin, v (m/s) er lokahraðinn sé miðað við byrjun úr kyrrstöðu, og t (s) tíminn sem tekur að ná hraðanum. Hröðun hefur því SI eininguna 1 m/s². Dæmi: Einingin fyrir kraft er skilgreind skv. jöfnu Newtons F = m a, þar sem F er sá kraftur sem verkar á punktmassann m (í kg) með hröðunina a (í m/s²). Því verður SI eining krafts 1 kg m/s² sem hefur fengið nafnið newton, N. Athugið að ekkert annað en grunneiningarnar er notað til að tákna afleiddar einingar, engir stuðlar. Þegar sagt er að SI einingarnar séu samræmdar þá er átt við að engir tölulegir umbreytistuðlar eru notaðir milli eininga. Til að forðast umbreytistuðla er mælt með að nota aðeins samræmdar einingar. Af hagkvæmisástæðum hefur 21 afleidd eining fengið sérstakt nafn og tákn eins og newton, N. Mælt er með því að þessi nöfn og tákn séu notuð. Dæmi: Rita skal Pa frekar en N/m², rita skal V (volt) frekar en W/A. Þær afleiddu einingar í SI kerfinu sem fengið hafa sérstök nöfn og tákn eru sýndar í töflu 2. Í flestum útreikningum er þægilegra og minnkar hættu á mistökum að nota aðeins grunneiningarnar við útreikninga á afleiddum stærðum. Þessi framsetning er einstök en framsetning með táknum fyrir afleiddar einingar er það ekki Margfeldiseiningar Oft er hentugt að nota margföldunarforskeyti með einingunum. Þau merkja ákveðið tugveldi og nefnist einingin ásamt forskeytinu margfeldiseining. Dæmi: Forskeytið kíló, k, fyrir framan eininguna watt, W, gefur margfeldiseininguna kílówatt, kw, þ.e W. CGPM hefur ákveðið 20 stöðluð margföldunarforskeyti til að nota með SI einingunum. Þau eru sýnd í töflu 3. Forskeytin eru notuð til að minnka umfang talna, en athugið að forskeytin eru ekki samræmdar SI einingar. Þau eru yfirleitt notuð þannig að magntalan liggi á milli 0,1 og 1000, en þetta er ekki alltaf gerlegt eða ákjósanlegt. Við útreikninga er mælt með að setja tugveldin í stað forskeytanna áður en

9 Tafla 2 Afleidd stærð flatarhorn rúmhorn tíðni kraftur þrýstingur, spenna orka, vinna, varmi afl, útgeislunarafl rafhleðsla rafspenna, spennumunur, íspenna rýmd viðnám leiðni segulflæði þéttleiki segulflæðis span hitastig á Celsíus ljósstreymi birta geislavirkni geislaskammtur geislaálag Afleidd SI eining radian, rad steradian, sr hertz, Hz newton, N pascal, Pa joule, J watt, W coulomb, C volt, V farad, F ohm, Ω siemens, S weber, Wb tesla, T henry, H gráða á Celsíus 1), C lumen, lm lux, lx becquerel, Bq gray, Gy sievert, Sv Sýnt í SI grunneiningum og afleiddum einingum 1 rad = 1 m/m = 1 1 sr = 1 m²/m² = 1 1 Hz = 1 s -1 1 N = 1 kg m/s² 1 Pa = 1 N/m² 1 J = 1 N m 1 W = 1 J/s 1 C = 1 A s 1 V = 1 W/A 1 F = 1 C/V 1 Ω = 1 V/A 1 S = 1 Ω -1 1 Wb = 1 V s 1 T = 1 Wb/m² 1 H = 1 Wb/A 1 C = 1 K 1 lm = 1 cd sr 1 lx = 1 lm/m² 1 Bq = 1 s -1 1 Gy = 1 J/kg 1 Sv = 1 J/kg 1) Celsíusgráða er sérstakt nafn fyrir Kelvingráðu en notar annan kvarða. Kelvinkvarði hefur núllpunkt við alkul (-273,15 C) en Celsíuskvarði hefur núllpunkt við fasaskipti vatns frá fljótandi yfir í fast form við 1000 hpa þrýsting. útreikningar eru hafnir svo við þá séu aðeins notaðar samræmdar einingar. Forskeytin hektó, h; deka, da; desi, d; og senti, c; ætti að nota ef önnur forskeyti þykja óhentug. Dæmi: Skrifa má 4 dm² frekar en 0,04 m² eða mm² og skrifa 4 cm³ frekar en 0, m³ eða 4000 mm³. Í nokkrum tilfellum ætti að nota sama forskeyti óháð stærð gildisins t.d. í töflum og línuritum þar sem sama gildið ætti að nota fyrir sömu magneiningu, og í tækniteiknun ætti alltaf að nota millimetra. Samsett forskeyti skal aldrei nota. Dæmi: Skrifa skal GWh en ekki MkWh. Sérstaklega skal forðast að nota forskeyti í nefnara. Dæmi: Skrifa skal mω/m frekar en Ω/km.

Part 66. Requirements for exercising privileges Highlights of New Part 66 rule

Part 66. Requirements for exercising privileges Highlights of New Part 66 rule Part 66 Requirements for exercising privileges Highlights of New Part 66 rule Part 66.A.20(b) privileges The holder og an aircraft maintenance licence may not exercise its privileges unless: 1. In compliance