Единая метрическая система в России
реклама
Кировское областное государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования «Кировский механико-технологический техникум» Единая метрическая система в России Работу выполнили студенты группы Т-21 Тарасов И. Г. Тропина Н.Н. Руководители Буторина Т.Г. Зайцева Л.Л. Киров 2014 «Сам удивляюсь чего я только не делывал на своей научной жизни» из дневника Д.И. Менделеева. 8 февраля 2014 года Мировое сообщество отмечало 180 лет со дня рождения Д. И. Менделеева. Это был удивительный человек. Он занимался наукой, воздухоплаванием, политикой и экономикой, мастерил чемоданы.... МЕНДЕЛЕЕВ, ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ (1834-1907), русский ученый, член-корреспондент Петербургской Академии Наук (с 1876 г.). Родился в Тобольске. Окончил Главный педагогический институт в Петербурге (1855 г.). В 1855-1856 гг. - учитель гимназии при Ришельевском лицее в Одессе. В 1857-1890 гг. преподавал в Петербургском университете (с 1865 г. - профессор), одновременно в 1863 - 1872 гг. - профессор Петербургского технологического института.В 1859-1861 гг. находился в научной командировке в Гейдельберге. В 1890 г. Покинул университет из-за конфликта с министром просвещения, который во время студенческих волнений отказался принять от Менделеева петицию студентов. С 1892 г. - ученый-хранитель Депо образцовых гирь и весов, которое в 1893 г. по его инициативе было преобразовано в Главную палату мер и весов (с 1893 г. - управляющий). Величайшим результатом творческой деятельности Д.И. Менделеева было открытие им в 1869 году Периодического закона и создание периодической системы. Выдающимся трудом является его книга "Основы химии", в которой впервые вся неорганическая химия была изложена с точки зрения Периодического закона. Но работа ученого по открытию и разработке закона составляет лишь небольшую часть его творческого наследия. Круг его научных интересов включал в себя различные вопросы физики, химии, метеорологии, метрологии, экономики, просвещения, философии, социологии. Менделеев внес большой вклад в развитие различных направлений техники (кораблестроение, воздухоплавание, производство пороха), важные отрасли промышленности и сельского хозяйства России (нефтяная, химическая, каменноугольная и другие). Существовала область, в которой гений Менделеева мог сочетаться с организаторским талантом и его стремлением решать научные и народнохозяйственные проблемы. Это - метрология, лежащая на стыке технических и научных знаний. В эпоху развития промышленности и торговли, расширения путей сообщения вопрос создания точных эталонов основных физических величин приобретал особую важность. Именно метрология была той областью, которая, объединяя все отрасли техники и промышленности, наиболее соответствовала интересам Д.И. Менделеева. Изучая, его жизнь и деятельность нас заинтересовал вопрос о его роли в создании метрической системы. Целью нашей работы стали, следующие вопросы: Что такое метрическая система Какова роль Д.И. Менделеева в создании метрической системы в России? А так же нас заинтересовало какие единицы измерения были в России до появления метрической системы. На рубеже XIX-XX вв. в России наблюдался промышленный подъем. Управление развитием всей промышленности страны в тот период осуществляло Министерство финансов, в его же ведении находилось, и первое государственное метрологическое учреждение России Депо образцовых мер и весов Развивающейся промышленности, внешней и внутренней торговле была необходима эффективно действующая государственная метрологическая система, обеспечивающая «единообразие, верность и взаимное соответствие мер и весов», по современной терминологии – единство измерений. Решение и этой важнейшей государственной задачи Министерство финансов доверило Д. И. Менделееву. Так, 19 ноября 1892 г. 58-летний ученый впервые получил государственную должность. Он стал руководителем Депо образцовых мер и весов. «Поручили мне дело упорядочения мер и весов в России, чем я занят с тех пор с увлечением, так как тут чистая наука тесно переплеталась с практической», – писал Д.И. Менделеев в 1905 г. Приступая к разработке метрологической реформы, Д. И. Менделеев изучил труды и проекты ученых-хранителей Депо образцовых мер и весов академика А. Я. Купфера (1842–1865 гг.) и профессора В. С. Глухова (1865– 1892 гг.), состояние первых эталонов России (1835 г.) и деятельность поверочных учреждений (при казенных палатах и городских думах), а также опыт работы метрологических и поверочных учрежденийведущих европейских стран. В результате были определены следующие основные направления реформы: создание новой усовершенствованной и расширенной базы национальных эталонов единиц физических величин; основание научного метрологического центра страны – Главной палаты мер и весов; разработка нового закона в области метрологии; открытие сети поверочных учреждений нового типа; проведение комплекса работ по подготовке России к переходу на международную метрическую систему единиц. Метрическая система — общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и килограмма. На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц.Разработка и внедрение Метрической системы мер - это первый шаг по устранению множественности единиц физических величин и воспроизводящих их мер, которая тормозила развитие промышленности и торговли. В период французской буржуазной революции по настоянию торговопромышленных кругов Национальное Собрание Франции 31 марта 1791 г. приняло подготовленное Специальной комиссией, в состав которой входили известные французские ученые того времени (Лаплас, Лагранж, Борда, Кондорсе, Монж и др.), предложение о введении в качестве единицы длины метра, равного одной десятимиллионной доле четверти земного меридиана. Эта единица длины была окончательно утверждена 10 декабря 1799 г., став основой метрической системы. В качестве ее прототипа (первоначального эталона) был избран платиновый стержень. Второй единицей Метрической системы явилась единица массы - килограмм, которая первоначально равнялась массе в вакууме кубического дециметра воды при ее наибольшей плотности (4 °С) в месте, находящемся на уровне моря и на широте 45°. Прототипом этой единицы служила платиновая гиря. Прототипы метра и килограмма хранятся в Национальном Архиве Франции и называются "метр Архива" и "килограмм Архива" соответственно. Важным достоинством Метрической системы мер была ее десятичность, так как дольные и кратные единицы, согласно принятым правилам, образовывались в соответствии с десятичным счетом с помощью десятичных множителей, которым соответствуют приставки деци, санти, милли, дека, гекто и кило. Международная дипломатическая конференция семнадцати государств (Россия, Франция, Англия, США, Германия, Италия и др.) 20 мая 1875 г. приняла Метрическую конвенцию, в которой Метрическая система мер признавалась международной, утверждались прототипы метра и килограмма. Конференцией было учреждено Международное бюро мер и весов, основной задачей которого было обеспечение единства измерений в международном масштабе, и образован Международный комитет мер и весов, который осуществлял научное руководство этой работой, подготавливал и проводил Генеральные конференции по мерам и весам (ГКМВ). Первая из них была проведена в 1889 г. Процесс разработки, согласования и окончательного утверждения документов, подготовленных Д. И. Менделеевым для преобразования Депо образцовых мер и весов в научный метрологический центр Главную палату мер и весов, занял около полугода. Положение о Главной палате мер и весов и ее штатное расписание были Высочайше утверждены 8 июня 1893 г. Д. И. Менделеев стал управляющим Палатой, в задачи которой входило: 1. Хранение основных образцов (прототипов) единиц веса и меры. 2. Хранение копий с образцов иностранных единиц веса и меры. 3. Изготовление точных копий с основных образцов для поверочных учреждений и периодическая поверка этих копий. 4. Производство по особому разрешению Министерства финансов испытаний и выверки разного рода специальных измерительных приборов. 5. Составление сравнительных таблиц русских и иностранных мер. 6. Установление наибольшей погрешности для разного уровня мер, составление инструкций для метрологических и поверочных работ. 7. Исследование и обсуждение вопросов, касающихся мер и весов, как по предложению министра финансов, так и возникающих припроизводящихся в Главной палате работах. Создание Главной палаты мер и весов стало первым успешным мероприятием метрологической реформы Д.И.Менделеева, позволившим успешно решить одну из первостепенных задач ГСИ совершенствование морально и технически устаревших эталонов и разработку новых. Научные работыначались с возобновления прототипов основных единиц (длины и массы) и установления точных соотношений между российскими и метрическими эталонами. Они были выполнены за сравнительно короткий период всего за шесть лет (1892–1898 гг.). Ход работ по возобновлению прототипов и полученные результаты подробно описаны в трудах Д. И. Менделеева, его учеников и последователей. Д. И. Менделеев считал эту деятельность очень значительной, он писал: «Много я тут работал и вложил души». Надо отметить, что Д.И.Менделеев, будучи сторонником метрической системы мер и понимая необходимость и неизбежность перехода России на эту систему, тем не менее, настаивал на возобновлении прототипов российской системы. На это был ряд причин. Ученый считал ее одной из трех лучших измерительных систем, использовавшихся в тот период, наряду с английской и французской. Российская система мер имела научное обоснование, широкое применение и законодательную базу: «давно твердо поставлена не только обычаем, но и законом». Создание (возобновление) национальных прототипов на уровне эталонов передовых стран должно было способствовать поднятию престижа российской науки в целом и в области метрологии в частности, что, по мнению Д. И. Менделеева, окажет влияние «на укрепление доверия к русским торговым мерам и весам...». Изготовление эталонов было заказано английским фирмам "Траутон и Симмс" (аршин) и "Джонсон - Матеи и К" (фунт) из того же материала, что и международные эталоны метрической системы (сплав 90% платины, 10% иридия). Аршин изготавливался по английскому ярду (1 ярд - 36 дюймов, 1 аршин - 28 дюймов) и воспроизводил форму международного метра нарезного стержня с поперечным Х-образным сечением. Кроме трех образцов аршина по предложению Менделеева был изготовлен ещё один эталон - полусажень, на которой были нанесены длины ярда, метра, аршина, полусажени, а также их более мелкие подразделения, что давало возможность с помощью этого эталона проводить точные сличения, так как на нём были реально воспроизведены сравнительные размеры единиц длины трёх наиболее распространённых систем: русской, английской и французской (метрической) Сличение полусажени с основным эталоном английского ядра было проведено в 1894-1895гг. в Лондоне директором центрального метрологического учреждения Бюро стандартов Г. Ченеем, Д.И. Менделеевым и Ф.И. Блюмбахом. При создании основного образца веса фунта за норму был принят платиновый фунт 1895г., с которым и следовало соотнести, по возможности более точно, вес изготовляемого основного эталона. К весне 1894г. были изготовлены в черновой обработке прототипы фунта, имеющие форму цилиндра, с высотой, равной диаметру основания. Менделеев в Лондоне сам отобрал лучшие образцы. Чистовую доработку эталонов веса проводил известный английский механик Л. Эртлинг, а также сотрудники ГПМВ Ф.П. Завадский и В.Д. Сапожников. Помимо платиново-иридиевых образцов фунта, изготовленных в Лондоне, в Петербурге на Монетном дворе из золотого монетного сплава был изготовлен фунт с подразделениями. Более того, выяснения вопроса о возможности применения на практике гирь из различных материалов были изготовлены образцы чистого никеля, бронзы, латуни, чистой меди, горного хрусталя, серебряного сплава и т.д., и все они через разные промежутки времени сравнивались как между собой, так и с основными эталонами и их копиями. Наиболее полно вся история вопроса по восстановлению прототипов веса освещена в статье "Фунт", написанной Менделеевым для Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона в 1902г. Трудоёмкая работа по возобновлению прототипов, в процессе которой в общей сложности было проведено 80 серий сличений и 20000 отдельных наблюдений, была выполнена в исключительно короткий срок - за 18931898гг. (Подобная работа в Англии потребовала 21 года, во Франции-17 лет). В июне1899г. Был издан разработанный при участии Менделеева новый закон о мерах и весах, который устанавливал в России основные единицы измерения: фунт и аршин. Учёный настоял на пункте закона, разрешающем в стране факультативно международных метрических мер - килограмма и метра. И так, единицей мер веса (массы) являлся фунт, равный 0,40951241 части международного килограмма или 409, 51241 граммам. Основной единицей линейных мер являлся аршин, равный 28 англ. дюймам или 0,711200 частям международного метра или 71,12 сантиметрам. По положению о мерах и весах задачей Палаты являлось "сохранение единообразия, верности и взаимного соответствия мер и весов"; по закону 1901 года на нее было возложено заведование местными поверочными палатками, временными их отделениями, распределение по тем и другим состоявших при Палате поверителей, командирование их, а также решение различных вопросов по метрологии и ведение отчетности по поступлению в казну сборов за клеймение мер и весов. Клеймению гирь и весов стало придаваться такое же государственное значение, как и клеймению драгоценных металлов. В самой палате устройство поверочного дела было доведено до возможного научно-технического совершенства. Свою позицию по вопросу предстоящего перехода России на Международную метрическую систему мер он четко выразил в 1896 г. На 5 Всероссийском торгово-промышленном съезде и отстаивал в дальнейшем: «Будучи поклонником метрической системы, ...я желал бы, чтобы она распространялась вольным образом в русской среде, и говорю против немедленного и насильственного ее введения, стою за факультативное ее применение...», подчеркивая, что «...вопрос вовсе не в выгодах метрической системы: они очень ясны, сознательны, а вопрос во введении метрической, т.е. новой системы. Это дело очень сложное». Серьезным сдерживающим фактором для скорейшего перехода нановую систему мер было отсутствие в стране поверочных учреждений. «Я такого мнения пока у нас этих учреждений не будет, до тех пор толка, порядка и пользы от введения метрической системы ожидать невозможно», – писал Д.И.Менделеев Созданное Менделеевым научно-метрологическое учреждение очень скоро стало одним из ведущих метрологических центров Европы. В 1895 г. Менделеев был избран в число членов постоянного Международного комитета мер и весов. Ученый принимал активное участие в работе Комитета, выступая по ряду актуальных для метрологии того времени вопросов: об определении понятия литра и кубического дециметра воды, о введении эталонов с децимальными делениями шкалы, о создании метрологической библиографии. Метр — единица измерения длины метрической системы мер и Международной системы единиц и мера длины, воспроизводящая единицу длины — метр — расстояния в системе СИ (система единиц).Метр равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299 792 458 секунды. Первый прототип эталона метра был изготовлен из латуни в 1795 году. В 1889 был изготовлен более точный международный эталон метра. Этот эталон также изготовлен из сплава платины и иридия и имеет поперечное сечение в виде буквы «X». Его копии были переданы на хранение в страны, в которых метр был признан в качестве стандартной единицы длины. Этот эталон всё ещё хранится в Международном бюро мер и весов, хотя больше по своему первоначальному назначению не используется. Килограмм — единица измерения массы, одна из основных единиц СИ (система единиц). Килограмм определяется как масса международного эталона килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов (расположено в г. Севр близ Парижа) и представляющего собой цилиндр из платино-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Первоначально килограмм определялся как масса одного литра чистой воды при температуре 4 °С и стандартном атмосферном давлении. На данный момент килограмм — единственная единица СИ, которая определена при помощи предмета, изготовленного людьми — платиновоиридиевого эталона. Все остальные единицы теперь определяются с помощью фундаментальных физических свойств и законов. Эталон был изготовлен в 1880-х гг. и с тех пор хранится в Международном бюро мер и весов. Были изготовлены также точные официальные копии международного эталона, которые используются как национальные эталоны килограмма. Примерно раз в 10 лет национальные эталоны сравниваются с международным. Эти сравнения показывают, что точность национальных эталонов составляет примерно 2 мкг. Так как они хранятся в тех же условиях, нет никаких оснований считать, что международный эталон точнее. Однако, по определению, масса международного эталона в точности равна одному килограмму. Поэтому любые изменения действительной массы эталона приводят к изменению величины килограмма. Для устранения этих неточностей в настоящее время рассматриваются различные варианты переопределения килограмма на основе фундаментальных физических законов. Русские меры Са́жень, или саже́нь (сяжень, саженка, прямая сажень) — старорусская единица измерения расстояния. В XVII в. основной мерой была казённая сажень (утвержденная в 1649 году «Соборным уложением»), равная 2,16 м, и содержащая три аршина (72 см) по 16 вершков. Еще во времена Петра І русские меры длины были уравнены с английскими. Один аршин принял значение 28 английских дюймов, а сажень — 213,36 см. Позже, 11 октября 1835 года, согласно указанию Николая I «О системе российских мер и весов», длина сажени была подтверждена: 1 казенная сажень приравнена к длине 7 английских футов, то есть к тем же 2,1336 метра. Маховая сажень — старорусская единица измерения, равная расстоянию в размах обеих рук, по концы средних пальцев. 1 маховая сажень = 2,5 аршина = 10 пядей = 1,76 метра. Косая сажень — в разных регионах равнялась от 213 до 248 см и определялась расстоянием от пальцев ноги до конца пальцев вытянутой вверх по диагонали руки. Отсюда происходит и родившаяся в народе гипербола «косая сажень в плечах», которая подчеркивает богатырские силу и стать. Для удобства приравняли Са́жень и Косую сажень при использовании в строительных и земельных работах. Пядь - старорусская единица измерения длины. С 1835 года была приравнена к 7 английским дюймам (17,78 см). Первоначально пядь (или малая пядь) равнялась расстоянию между концами вытянутых пальцев руки – большого и указательного. Известна также, «большая пядь» – расстояние между кончиком большого и среднего пальцев. Кроме того, использовался, так называемый, «пядень с кувырком» («пядь с кутыркой») – пядь с прибавкой двух или трёх суставов указательного пальца, т. е. 5-6 вершков. В конце 19 века была исключена из официальной системы мер, но продолжала употребляться в качестве народно-бытовой меры. Аршин - был узаконен в России в качестве основной меры длины 4 июня 1899 года «Положением о мерах и весах».Рост человека и крупных животных обозначался в вершках сверх двух аршин, для мелких животных — сверх одного аршина. Например, выражение «человек 12 вершков роста» означало, что его рост равен 2 аршинам 12 вершкам, то есть приблизительно 196 см. Бутылка - различали два вида бутылки – винная и водочная. Винная бутылка (мерная бутылка) = 1/2 т.н. осьмирикового штофа. 1 водочная бутылка (пивная бутылка, торговая бутылка, полуштоф) = 1/2 т.н. десятирикового штофа. Штоф, полуштоф, шкалик - использовалась, в том числе, при измерении количества алкогольных напитков в кабаках и трактирах. Помимо того, полуштофом могли называть любую бутыль объема ½ штофа. Шкаликом также назывался сосуд соответствующего объема, в котором подавали водку в кабаках. Лошади́наяси́ла (л. с.) — внесистемная единица мощности, 1 л. с. = 735,5 Вт.В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная примерно 735,5 ваттам. В настоящее время в России формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога. В России и во многих других странах она всё ещё очень широко распространена в среде, где используются двигатели внутреннего сгорания (автомобили, мотоциклы, тракторная техника, мотокосы, триммеры). Варианты лошадиной силы В большинстве европейских стран, в том числе в России, лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть, как мощность, затрачиваемая для поднятия груза массой в 75 кг на высоту 1 метр за 1 секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²). В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт, что иногда называют метрической лошадиной силой (обозначение нем. PS, фр. ch, нидерл. pk), хотя она не входит в метрическую систему единиц. В США и Великобритании в автомобильной отрасли чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,69988145 Вт (обозначение англ.), что равно 1,01386967887 метрической лошадиной силы. В США также используются электрическая лошадиная сила и котловая лошадиная сила (используются в промышленности и энергетике). В Международной системе единиц (СИ) официально установленной единицей измерения мощности является ватт. В английской («Имперской») системе мер, единицей измерения мощности считается фунто-фут в секунду, но в реальности в Англии он уже не используется, а в США — используется исключительно редко. Карат стручок рожкового дерева семена которого служили мерой массы — единица измерения массы и объёма, а также мера чистоты золота. Метрический карат — внесистемная единица измерения массы. Установлен 4-й Генеральной конференцией по мерам и весам (Париж, 1907) и принят в СССР с 1922 года, равен 200 мг (0,2 грамма). Сокращённое обозначение: русское кар, международное ct. Применяется в ювелирном деле для определения массы драгоценных камней и жемчуга. В настоящее время в Российской Федерации карат допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «для драгоценных камней и жемчуга». Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит карат к единицам измерения, «которые могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются». Английский карат — 205 мг. Арабский карат (кират) — устаревшая мера веса в мусульманских странах, приблизительно равная 223 мг. Канонический кират, который чаще использовался в Ираке, был равен 1/20 мискаля и состоял из 5 (канонически) или, чаще, из 3 хабб. Соответственно, карат весил 1/14 весового дирхама в 3,125 г, то есть 0,2232 г. В Малой Азии, Египте, Сирии и Мекке 1 кират был равен 1/24 мискаля = 1/16 дирхама = 4 хаббам. В Малой Азии кират = 0,204 г, а в Египте, Сирии и Мекке — 0,195 г. Собственные меры веса в Египте: 1 шамуна = 1/4 бакилы = 3 египетских кирата. Дюйм (большой палец) — русское название для единицы измерения расстояния в некоторых европейских неметрических системах мер, обычно равной 1/12 или 1/10 («десятичный дюйм») фута соответствующей страны. Слово дюйм введено в русский язык Петром I в самом начале XVIII века. Сегодня под дюймом чаще всего понимают английский дюйм, равный 2,54 см ровно. Дюйм (большой палец) — единица измерения расстояния в некоторых европейских неметрических системах мер. Исторически — ширина большого пальца[1] руки взрослого мужчины. Обычно дюйм равен 1/12 или 1/10 («десятичный дюйм») фута соответствующей страны (в русской и английской системах мер 1 дюйм = 10 линиям («большая линия»)). Слово «дюйм» введено в русский язык Петром I в самом начале XVIII века. Сегодня под дюймом чаще всего понимают английский дюйм, равный 2,54 см. Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) в своих рекомендациях относит дюйм к тем единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. На посту управляющего Главной палаты мер и весов Менделеев оставался до конца своих дней. Заключение Жизнь, трудолюбие, широта интересов, великая преданность России Дмитрия Ивановича – это пример для подражания. Изучая деятельность Великого Гения, мы многому научились. Эта работа нам понравилась, захотелось узнать еще больше о Д. И. Менделееве. Литература: 1. Каменцева Е.И. и Шостьин Н.А. Метрология. "Советская историческая энциклопедия", т.9.М., 1966. 2. Летопись жизни и деятельности Д.И. Менделеева, Л. "Наука", 1984. 3. Макареня А.А., Рысев Ю.В.Д.И. Менделеев. Книга для учащихся - 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1983. 4. Менделеев Д.И., Сочинения, тт.1-25.Л. - М., 1937-1954 5. Семишин В.И. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.М., 1972 6. mer. kakras/ 7. trust. narod/history2. htm 8. gumer. info/bibliotek_Buks/History/kamen/ 9. nature. web/db/msg.html? mid=1156854&s=121800000 10.ru. /wiki/Метрическая_система_мер
