Inhalt
- Umrechnung zwischen metrischen und englischen Systemeinheiten
- Das Internationale Einheitensystem
- Was sind die sieben grundlegenden Maßeinheiten?
- Zeit
- Länge
- Masse
- Menge der Substanz
- Strom
- Temperatur
- Licht
Das metrische System und das englische System, auch das imperiale Maßsystem genannt, sind beide heute gebräuchliche Maßsysteme.
Der Hauptunterschied zwischen imperialen und metrischen Einheiten besteht darin, dass die Umrechnung zwischen metrischen Einheiten einfacher ist, da für diese Umrechnungen nur eine Multiplikation oder Division durch Potenzen von 10 erforderlich ist. Es gibt 10 Millimeter pro Zentimeter, 100 Zentimeter pro Meter und 1.000 Meter pro Kilometer . Um zwischen diesen Einheiten umzurechnen, müssen Sie nur die Dezimalstelle verschieben. Zum Beispiel:
5200 mm = 520 cm = 5,2 m = 0,0052 km
Gleiches gilt für metrische Masseneinheiten: Ein Kilogramm enthält 1.000 Gramm.
Die Umrechnung imperialer Einheiten ist weitaus unkomplizierter. Nehmen Sie zum Beispiel imperiale Längeneinheiten. Es gibt 12 Zoll in einem Fuß, 3 Fuß in einem Hof und 1.760 Meter in einer Meile. Die Konvertierung von 520 Fuß in Meilen würde ungefähr so aussehen:
520 sout { {feet}} Bigl ({ sout {1 {yard}} über {1pt} sout {3 {feet}} Bigr) Bigl ({1 {Meile} über {1pt} sout {1760 {yards}} Bigr) = 0,0985 {miles}Ein weiterer Unterschied zwischen imperialen und metrischen Einheiten besteht darin, wo sie üblicherweise verwendet werden. In den Vereinigten Staaten werden imperiale Einheiten für die meisten alltäglichen Zwecke verwendet, wohingegen metrische Systemeinheiten fast überall auf der Welt üblicher sind.
Umrechnung zwischen metrischen und englischen Systemeinheiten
Das Folgende ist eine Liste einiger der Beziehungen zwischen imperialen und metrischen Systemeinheiten:
Das Internationale Einheitensystem
Der Unterschied zwischen imperialen und metrischen Einheiten wird besonders relevant, wenn es um Basiseinheiten geht. Das Internationale Einheitensystem (SI), das offizielle Maßsystem, das weltweit, insbesondere in wissenschaftlichen Anwendungen, verwendet wird, basiert auf den Einheiten des metrischen Systems. Alle SI-Einheiten können aus einer Kombination von sieben Basiseinheiten bestehen.
Was sind die sieben grundlegenden Maßeinheiten?
Sie sind wahrscheinlich mit der Verwendung eines Lineals zum Messen der Länge, einer Stoppuhr zum Messen der Zeit oder einer Skala zum Messen der Masse vertraut, haben sich jedoch jemals gefragt, wie genau diese Geräte sind und wie Sie sicher sein können, dass alle Lineale, Stoppuhren und Skalen messen gleich gut? Und wie wurden die zugehörigen Einheiten überhaupt definiert?
Wenn Sie zum Beispiel an ein Holzlineal denken, kann es aufgrund von Ausdehnung und Zusammenziehung aufgrund von Feuchtigkeit und Temperatur geringfügige Längenschwankungen aufweisen. Tatsächlich variieren alle Materialien aufgrund der Umgebungsbedingungen geringfügig in der Größe und unterliegen Kratzern, Verunreinigungen und Veränderungen im Laufe der Zeit. Um äußerst genaue wissenschaftliche Messungen zu ermöglichen, benötigen wir letztendlich präzise Methoden zur Definition von Maßeinheiten.
Alle SI-Einheiten können aus sieben Basis-Maßeinheiten abgeleitet werden, von denen jede in Bezug auf grundlegende wissenschaftliche Konstanten definiert ist, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben. Es ist zu beachten, dass es für keine imperialen Einheiten einen äquivalenten Satz grundlegender Definitionen gibt. Stattdessen werden imperiale Einheiten als Einheitenumrechnungen von SI-Einheiten abgeleitet.
Zeit
Ursprünglich wurde die Zeit im Laufe der Tage gemessen. Schließlich wurden diese Tage in 24 Stunden, die Stunden in 60 Minuten und jede Minute in 60 Sekunden unterteilt.
Mechanische Uhren, die im mittelalterlichen Europa gebaut wurden, waren einige der ersten Geräte, die für konsistente und einheitliche Zeitmessungen sorgten. Aber jetzt können wir die Genauigkeit erheblich steigern. Die SI-Zeiteinheit ist die Sekunde, und 1 Sekunde ist definiert als die Zeit, die ein Cäsium-133-Atom benötigt, um 9.192.631.770-mal zu schwingen.
Länge
Die Länge ist ein Maß für den linearen Abstand. Die SI-Einheit für die Länge ist der Meter, aber die formale Definition von 1 Meter hat sich im Laufe der Jahre geändert. Ursprünglich wurde 1 Meter als Längeneinheit definiert, die 10 entspricht-7 des Erdquadranten durch Paris.
Später wurde ein Platin-Iridium-Prototypstab hergestellt und Kopien verteilt, die regelmäßig damit verglichen wurden. Jetzt ist der Zähler definiert als konstante Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, c = 299.792.458 m / s.
Masse
Die Masse ist ein Maß für die Trägheit eines Objekts oder den Widerstand gegen Bewegungsänderungen. Die SI-Masseneinheit ist das kg. 1 kg wurde im Laufe der Jahre auch offiziell anders definiert. Ursprünglich entsprach 1 kg 1 Kubikdezimeter Wasser bei der Temperatur maximaler Dichte.
Später wurde genau wie beim Messgerät 1 kg als die Masse des International Prototype Kilogram definiert, eines Zylinders aus einer Platin-Iridium-Legierung. Jetzt ist es definiert durch die fundamentale Plancksche Konstante h = 6.62607015 × 10-34 kgm2/ s.
Menge der Substanz
Dieses Konzept ist genau das, wonach es klingt. Es ist, wie viel von etwas Sie haben - die Anzahl der Äpfel auf einem Baum oder die Anzahl der Atome in einem Apfel. Während Sie vielleicht erwarten, dass die SI-Einheit einfach die numerische Zählung von etwas ist, ist es tatsächlich eine andere Einheit, die als Maulwurf bezeichnet wird.
1 Mol eines Stoffes enthält genau 6.02214076 × 1023 elementare Gegenstände. Diese Zahl, auch als Avogadros-Zahl bekannt, entspricht genau der Anzahl der Atome in 12 Gramm Kohlenstoff-12, und sie liegt häufig sehr nahe an der Anzahl der Nukleonen (Protonen plus Neutronen) in einem Gramm jeder Art von normaler Materie .
Strom
Es mag unerklärlich erscheinen, dass Strom, ein Maß für die Ladungsrate, die durch einen Punkt fließt, als eine grundlegende Einheit angesehen wird, anstatt selbst zu laden. Der Grund dafür ist jedoch, dass der Strom früher einfacher zu messen war als zu laden, und die Genauigkeit aller Einheiten hängt von unserer Fähigkeit ab, die Basiseinheiten genau zu messen.
Die SI-Einheit für Strom ist das Ampere. Ursprünglich wurde ein Ampere als der konstante Strom definiert, der für zwei parallele Leiter mit unendlicher Länge und vernachlässigbarem Querschnitt erforderlich ist, die in einem Abstand von 1 Meter in einem Vakuum angeordnet sind, um eine Kraft von 2 × 10 auszuüben-7 N aufeinander pro Längeneinheit. Es ist nun definiert als Elementarladung e = 1.602176634 × 10–19 C.
Temperatur
Die Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche Energie pro Molekül in einer Substanz. Einheiten von Fahrenheit und Celsius werden seit Hunderten von Jahren zur Messung der Temperatur verwendet. Auf der Fahrenheit-Skala gefriert Wasser bei 32 Grad und kocht bei 212 Grad, und dies definiert die Gradinkremente. Auf der Celsius-Skala gefriert Wasser bei 0 Grad und kocht bei 100 Grad.
Der fatale Fehler bei diesen Einheiten ist jedoch, dass sie nicht bei 0 beginnen. Die Tatsache, dass auf diesen Skalen möglicherweise negative Temperaturwerte angezeigt werden, macht die Sache schnell verwirrend, wenn man bedenkt, was es bedeuten könnte, wenn etwas doppelt so groß ist heiß wie etwas anderes. Was ist doppelt so heiß wie 0 Grad?
Die SI-Einheit für die Temperatur ist das Kelvin, wobei 0 Kelvin als absolute 0 definiert ist, oder die kälteste mögliche Temperatur, die etwas sein kann. Die Größe eines Inkrements in der Kelvin-Skala entspricht einem Inkrement in der Celsius-Skala und 0 Kelvin = -273,15 Grad Celsius. Der Kelvin ist formal definiert durch die fundamentale Boltzmann-Konstante k = 1.380649 × 10– 23 J / K.
Licht
Die Grundeinheit für die Lichtstärke ist die Candela (cd). Eine gewöhnliche Kerze gibt ungefähr 1 CD ab. Die offizielle, genaue Definition ist in Bezug auf die Lichtausbeute der Strahlung der Frequenz 540 × 10 definiert12 Hz.