I fysikk er en mengde egenskapen til et fenomen , kropp eller substans , som kan uttrykkes kvantitativt ved hjelp av et tall og en referanse, [1] eller at den kan måles .
I den andre utgaven av International Vocabulary of Metrology (1993) ble en mengde definert som " den målbare egenskapen til et fenomen , kropp eller substans , som kan skilles kvalitativt og kvantitativt bestemmes " [2] ; derfor kan ikke måling, og følgelig kvalifisering av mengde, brukes på nominelle egenskaper. [3] . I VIM nepe 3- definisjonen av " mengde " kan begrepet "referanse" være en måleenhet , en måleprosedyre eller et referansemateriale, eller en kombinasjon av disse [4] . Selv om begrepet "kvantitet" i henhold til denne definisjonen sammenfaller med " skalær fysisk mengde ", kan en vektor hvis komponenter er mengder også betraktes som "mengde" [5] .
Videre kan begrepet kvantitet spesifiseres gradvis i ulike nivåer av spesifikke konsepter; [6] for eksempel kan størrelsen " lengde " spesifiseres i radius eller bølgelengde .
I SI (International System of Units of Measurement), vedtatt ved lov i Italia siden 1976 og obligatorisk i offentlige dokumenter, er mengdene delt inn i 7 grunnmengder og tallrike mengder avledet fra de tidligere. En nødvendig betingelse for at en egenskap (ekvivalensklasse av) skal være målbar er å kunne etablere et ordensforhold mellom de egenskapene i forskjellige systemer: å kunne bedømme hvilket system som viser "flere" egenskaper enn det andre. Hvis denne sammenligningen kan baseres på forholdet , uttrykt med et tall, mellom egenskapene til de to systemene, utgjør ekvivalensklassen til disse egenskapene en fysisk mengde .
I dette tilfellet er det mulig å velge egenskapen til et bestemt system og velge den som en måleenhet for den fysiske mengden. Når måleenheten er fastsatt, kan mengden av denne mengden for et hvilket som helst annet system derfor spesifiseres unikt med en numerisk verdi hentet fra forholdet til egenskapen valgt som referanseprøve. Vi kan derfor uttrykke verdien av en fysisk størrelse som produktet av en numerisk verdi {M} og en måleenhet [M]:
= {M} x [M]Det er også dimensjonsløse mengder , som det ikke er nødvendig å definere en måleenhet for (for eksempel molfraksjonen og Reynolds-tallet ). Som nevnt betyr det å kunne sammenligne homogene egenskaper ganske enkelt å kunne etablere et ordensforhold mellom disse egenskapene i forskjellige systemer. Muligheten for å vurdere en numerisk sammenheng mellom de to egenskapene er i stedet en sterkere betingelse .
Det typiske moteksemplet på fysisk egenskap som ikke utgjør en fysisk mengde (egentlig) er gitt av temperaturen . Selv om det, gitt to kropper, alltid er mulig å bedømme hvilken som har en høyere eller lavere temperatur enn den andre (for eksempel ved å måle retningen som varmen strømmer i ), vil det likevel ikke ha noen fysisk betydning å si at en kropp er ved temperatur, for å si det dobbelte av den andre. Når det gjelder temperatur, eller når det gjelder en fysisk egenskap som bare manifesterer et ordensforhold, er det mulig å bruke kvantitative metoder bare ved å definere en skala (av måling), som vi i dette tilfellet vil kalle termometrisk . Selv om vi snakker om temperaturmåleenheten med misbruk av språk , er det faktisk en (vilkårlig) samsvar mellom egenskapen som vises av forskjellige fenomener og en del av aksen til reelle tall .
Vilkårligheten ved et slikt valg er mye større enn vilkårligheten ved valget av en måleenhet for en (ekte) fysisk mengde: faktisk ville enhver monoton transformasjon av en bestemt valgt termometrisk skala utgjøre et helt legitimt alternativ til problemet å kvantifisere den fysiske egenskapen det er snakk om, temperaturen. Tilfellet med egentlige fysiske størrelser, i denne forstand, er spesielt, fordi det er en naturlig sammenligningsskala, gitt nøyaktig av det gjensidige forholdet: hvis et system har dobbelt så mye av en gitt egenskap sammenlignet med et annet system, vil de numeriske verdiene Q vil gjenspeile dette forholdet, uansett hvilken måleenhet som er valgt for denne mengden.
For eksempel kan lengden til et objekt sammenlignes med lengden til et annet objekt. Lengde utgjør i det abstrakte en fysisk størrelse fordi det er mulig å fastslå proporsjonen eller forholdet mellom den spesifikke lengden til to objekter. Vi kan deretter velge lengden på et bestemt objekt, for eksempel standardmeteret , og bruke det som en måleenhet for lengden til et hvilket som helst annet objekt.
Fysiske mengder kan være:
Valget av de grunnleggende størrelsene er utgangspunktet for enhver dimensjonsanalyse . Det internasjonale systemet anser disse syv fysiske størrelsene som grunnleggende [7] :
Grunnleggende mengde JA | Storhetssymbol | Symbol for tilsvarende størrelse | SI mengdeenhet | SI-enhetssymbol |
---|---|---|---|---|
lengde | l , x , r , osv. | [L] | måler | m |
masse | m | [M] | kilogram | kg |
tid [7] , varighet [7] | t | [T] | i følge | s |
elektrisk strøm [7] | jeg , jeg | [DE] | ampere | TIL |
temperatur [7] | T. | [Θ] | kelvin | K. |
mengde stoff | n | [N] | muldvarp | mol |
lysintensitet | jeg v | [J] | stearinlys / lumen | CD |
Hver annen fysisk mengde er homogen til et produkt av potenser av fundamentale størrelser kalt dimensjon , og mengder (måleenheter) med samme dimensjon er homogene med hverandre ved transitivitet, selv om bare noen av kombinasjonene deres gir fysisk mening.
Tabell for dimensjonsforhold (22 størrelser [7] ) | |||||
Fysisk dimensjon | Symbol på storhet | SI-enhetsnavn | SI-enhetssymbol | Matchende enheter | |
---|---|---|---|---|---|
frekvens [7] | f, ν | hertz [7] | Hz [7] | s −1 | |
styrke [7] | F. | newton [7] | N [7] | kg m s −2 | |
trykk [7] , stress [7] , damptrykk | s | pascal [7] | Pa [7] | N m −2 | = kg m −1 s −2 |
energi [7] , arbeid [7] , varmemengde [7] | E, Q | joule [7] | J [7] | N m | = kg m 2 s −2 |
kraft [7] , strålingsfluks [7] | P, W | watt [7] | W [7] | J s −1 | = kg m 2 s −3 |
elektrisk ladning [7] , mengde elektrisitet [7] | q | coulomb [7] | C [7] | Som | |
elektrisk potensialforskjell [7] , elektromotorisk kraft [7] , elektrisk spenning | V, E | volt [7] | V [7] | J C -1 | = m 2 kg s −3 A −1 |
elektrisk motstand [7] | R. | ohm [7] | Ω [7] | V A −1 | = m 2 kg s −3 A −2 |
elektrisk ledningsevne [7] | G. | siemens [7] | S [7] | A · V −1 | = s 3 A 2 m −2 kg −1 |
elektrisk kapasitet [7] | C. | farad [7] | F [7] | C V −1 | = s 4 A 2 m −2 kg −1 |
magnetisk flukstetthet [7] | B. | tesla [7] | T [7] | V s m −2 | = kg s −2 A −1 |
magnetisk fluks [7] | Φ (B) | weber [7] | Wb [7] | V s | = m 2 kg s −2 A −1 |
induktans [7] | L | henry [7] | H [7] | V · s · A −1 | = m 2 kg s −2 A −2 |
Celsius temperatur [7] | T. | grader Celsius [7] | °C [7] | K [7] [8] | |
flatt hjørne [7] [9] | φ, θ | strålende [7] | rad [7] | 1 | = m m −1 |
helvinkel [7] [9] | Ω | steradian [7] | sr [7] | 1 | = m 2 m −2 |
lysstrøm [7] | lumen [7] | lm [7] | cd · sr | ||
belysningsstyrke [7] | lux [7] | lx [7] | cd sr m −2 | ||
aktivitet relatert til en radionuklid [7] [10] | TIL | becquerel [7] | Bq [7] | s −1 | |
absorbert dose [7] , spesifikk energi (tilført) [7] , kerma [7] | D. | grå [7] | Gy [7] | J kg −1 | = m 2 s −2 |
ekvivalent dose [7] , miljøekvivalent dose [7] , retningsbestemt ekvivalent dose [7] , personlig ekvivalent dose [7] | H. | sievert | Sv | J kg −1 | = m 2 s −2 |
effektiv dose | Og | ||||
katalytisk aktivitet [7] | katal [7] | kat [7] | mol · s −1 | ||
andre fysiske mengder | |||||
område | TIL | kvadratmeter | m² | m 2 | |
volum | V. | kubikkmeter | m³ | m 3 | |
hastighet | v | meter per sekund | m/s | m s −1 | |
vinkelhastighet | ω | s −1 rad · s −1 |
|||
akselerasjon | til | m s −2 | |||
mekanisk moment | N m | = m 2 kg s −2 | |||
bølgenummer | n | m −1 | |||
tetthet | ρ | kilo per kubikkmeter | kg / m³ | kg m −3 | |
spesifikt volum | m 3 kg −1 | ||||
molaritet JA [11] | mol dm −3 | ||||
molar volum | V m | m 3 mol −1 | |||
varmekapasitet , entropi | C, S | J K −1 | = m 2 kg s −2 K −1 | ||
molar varme , molar entropi | C m , S m | J K −1 mol −1 | = m 2 kg s −2 K −1 mol −1 | ||
spesifikk varme , spesifikk entropi | c, s | J K −1 kg −1 | = m 2 s −2 K −1 | ||
molar energi | Og m | J mol −1 | = m 2 kg s −2 mol −1 | ||
spesifikk energi | Og | J kg −1 | = m 2 s −2 | ||
energi tetthet | U | J m −3 | = m −1 kg s −2 | ||
overflatespenning | σ | N m −1 | = J m −2 = kg s −2 | ||
kaloriflukstetthet, innstråling | σ | W m −2 | = kg s −3 | ||
termisk ledningsevne | W m −1 K −1 | = m kg s −3 K −1 | |||
KINEMATISK viskositet | η | m 2 s −1 | |||
dynamisk viskositet | ρ | N s m −2 | = Pa s = m −1 kg s −1 | ||
elektrisk ladningstetthet | C m −3 | = m −3 s A | |||
elektrisk strømtetthet | j | A m −2 | |||
elektrisk Strømføringsevne | ρ | S m −1 | = m −3 kg −1 s 3 A 2 | ||
molar ledningsevne | ρ | S m 2 mol −1 | = kg −1 mol −1 s 3 A 2 | ||
elektrisk permittivitet | ε | F m −1 | = m −3 kg −1 s 4 A 2 | ||
magnetisk permeabilitet | μ | H m −1 | = m kg s −2 A −2 | ||
(intensitet) av elektrisk felt | F, E | V m −1 | = m kg s −3 A −1 | ||
(intensitet) av magnetfelt | H. | A m −1 | |||
magnetisering | M. | A m −1 | |||
luminans | [12] | cd · m −2 | |||
eksponering (røntgenstråler og gammastråler) | C kg −1 | = kg −1 s A | |||
absorbert dosehastighet | Gy s −1 | = m 2 s −3 |