1.8: Miara: Jednostki pochodne

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI), na mocy umowy międzynarodowej, ma ustalone jednostki miary dla siedmiu podstawowych właściwości: długości, masy, czasu, temperatury, prądu elektrycznego, ilości substancji i jasności. Są to tak zwane jednostki podstawowe SI.

Jednostki miary wyprowadzone z matematycznej kombinacji podstawowych jednostek SI nazywane są jednostkami pochodnymi SI. Na przykład stosunek jednostki SI dla odległości (metr; m) i jednostki SI dla czasu (sekunda; s) daje jednostkę pochodną SI dla prędkości (metr na sekundę; m/s). Innym powszechnym sposobem wyrażania prędkości obiektu jest użycie mil na godzinę (mil/godzinę). Mile na godzinę są również uważane za jednostkę pochodną, mimo że jednostki podstawowe nie są jednostkami SI. Ogólnie rzecz biorąc, każda jednostka pochodna jest kombinacją innych jednostek.

Jednostki pochodne: objętość i gęstość

Objętość jest miarą ilości przestrzeni zajmowanej przez obiekt. Jednostka długości określa jednostkę objętości. 

Jednostką objętości pochodną w układzie SI jest metr sześcienny (m³), sześcian o długości krawędzi wynoszącej dokładnie jeden metr. Aby dozować metr sześcienny wody, możemy zbudować sześcienne pudełko o długości krawędzi wynoszącej dokładnie jeden metr. Pudełko to mieściłoby metr sześcienny wody lub jakiejkolwiek innej substancji. 

Innymi popularnymi jednostkami objętości są decymetr sześcienny (dm³) i centymetr sześcienny (cm³). Sześcian o długości krawędzi wynoszącej dokładnie jeden decymetr (lub 10 cm) zawiera objętość jednego decymetra sześciennego (1 dm³ lub 1000 cm³). Litr (L) to bardziej powszechna nazwa decymetra sześciennego. Jeden litr jest równy 1000 mililitrów, a jeden mililitr jest równy 1 centymetrowi sześciennemu.

Gęstość substancji to stosunek masy substancji do jej objętości  

Zatem jednostki gęstości są definiowane przez jednostki masy i długości (objętość = długość³). Ponieważ jednostką masy w układzie SI jest kilogram (kg), a objętość jest metr sześcienny (m³), jednostką pochodną gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny (kg/m³). 

Inna popularna jednostka, gramy na centymetr sześcienny (g/cm³) jest często używana do oznaczania gęstości ciał stałych i cieczy, a gramy na litr (g/l) do gazów. 

Ekstensywne i intensywne właściwości materii

Jednostka miary wyraża wielkość fizyczną, która jest używana do zdefiniowania właściwości fizycznej materii. Właściwości fizyczne mogą być rozległe lub intensywne. Jeśli właściwość zależy od ilości obecnej materii, to jest to właściwość ekstensywna. Rozbudowane właściwości obejmują masę, wagę i objętość. Na przykład litr mleka ma większą masę niż szklanka mleka. Wartość rozległej nieruchomości jest wprost proporcjonalna do ilości materii, o której mowa. Wręcz przeciwnie, jeśli właściwość nie zależy od ilości obecnej materii, jest to właściwość intensywna. Temperatura jest przykładem właściwości intensywnej. Jeśli każdy litr mleka i jedna filiżanka mleka mają temperaturę 20 °C, ich temperatura pozostaje na poziomie 20 °C po połączeniu. Rozważmy inny przykład, aby zrozumieć różne, ale powiązane ze sobą właściwości ciepła i temperatury. Kropla gorącego oleju spożywczego rozpryskiwana na ramieniu powoduje krótki, niewielki dyskomfort, podczas gdy garnek gorącego oleju powoduje poważne oparzenia. Zarówno kropla, jak i garnek z olejem mają tę samą temperaturę (właściwość intensywna), ale garnek z olejem zawiera znacznie więcej ciepła (właściwość ekstensywna).

Ten tekst jest zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.3: Właściwości fizyczne i chemiczne oraz Openstax, Chemia 2e, Sekcja 1.4: Pomiary.