Simens
Izvedena SI jedinica · veličina: električna provodnost
01 · Definicija
Jedan simens je provodnost deonice čiji je otpor jedan om. Nove fizike u jedinici nema, ima udobnosti zapisa: paralelne provodnosti prosto se sabiraju, dok se otpori moraju računati preko recipročnih vrednosti. Zato se u simensima govori tamo gde je sve povezano paralelno — u elektrohemiji o rastvorima, u fiziologiji o membranama, u elektronici o strmini tranzistora.
Upravo to opravdava jedinicu. Pri paralelnoj vezi otpori se moraju sklapati preko recipročnih vrednosti, dok se provodnosti prosto sabiraju, kao struje u čvoru; račun razgranate mreže u simensima svodi se na sabiranje. Drugo polje su rastvori. Provodnost vode srazmerna je količini rastvorenih soli, i celokupna priprema vode, od akvarijuma do nuklearne elektrane, meri je u mikrosimensima po centimetru. U čistoj vodi provodnost određuje njena sopstvena disocijacija i leži na pet stotih delova mikrosimensa po centimetru — granica ispod koje ne silazi nijedna destilacija.
Tri otpornika po tri oma vezana paralelno daju jedan om — ali doći dotle preko otpora znači sabrati tri razlomka i preokrenuti rezultat. U simensima se isto računa napamet: trećina plus trećina plus trećina je jedan. Na tome počiva metoda potencijala čvorova, gde su nepoznate potencijali čvorova a koeficijenti provodnosti grana: matrica ispada simetrična i rešava se numerički bez ijednog razlomka. Proračuni elektroenergetskih mreža vode se baš u simensima, a u ome se pretvara tek konačan odgovor.
02 · Pretvaranje
Unesite provodnost — list će je preokrenuti u otpor
Veza sa omom je recipročna, zato tablica deli jedinicu vrednošću. Mho i „recipročni om“ isti su simensi pod starim imenima, prisutni u priručnicima do sedamdesetih godina.
Konduktometar ne meri provodnost rastvora nego provodnost sopstvene ćelije; zato je u listu senzora navedena konstanta ćelije: odnos rastojanja elektroda prema njihovoj površini. Množenjem izmerenih simensa tom konstantom u recipročnim centimetrima dobijaju se mikrosimensi po centimetru. Za čistu vodu uzimaju se ćelije male konstante, za morsku velike, inače instrument izlazi iz opsega.
| Jedinica | Naziv | Vrednost | Gde se sreće |
|---|---|---|---|
| S | simens, SI jedinica | 1 | polazna jedinica ovog lista |
| mS | milisimens | 1000 | naseljena deonica u elektrohemiji |
| µS | mikrosimens | 1000000 | po centimetru — radni zapis laboratorija |
| nS | nanosimens | 10⁹ | ovde provodnost već smeta umesto da koristi |
| kS | kilosimens | 0,001 | otpor se spušta u mikroome |
| Ω | om, otpor | 1 | recipročna veličina, a ne druga jedinica |
| kΩ | kiloom | 0,001 | četiri cifre iza zapete — to su već mikrosimensi |
| ℧ | mho, om unatrag | 1 | to isto pod starim imenom |
| abS | absimens, CGS-EM | 10⁻⁹ | milijardu simensa u jednoj jedinici |
| statS | simens sistema CGS-ES | 8,988·10¹¹ | nešto više od pikosimensa |
| jed. Sim. | Simensova jedinica 1860. | 0,9536 | stub žive dužine jednog metra |
| 2e²/h | kvant provodnosti | 12906 | tačan broj od 2019. |
| S | simens | 1 | polazna jedinica ovog lista |
Veza sa omom je recipročna, zato tablica deli jedinicu vrednošću: paralelne provodnosti se sabiraju, otpori ne
03 · Redovi veličina
od izolatora do superprovodnikaJedan simens: deonica sa otporom od jednog oma
04 · Merni instrumenti
Čime se meri provodnost
Propušta kroz rastvor sopstvenu naizmeničnu struju i računa provodnost po Omovom zakonu. Jednosmerna struja ne valja: razlaže vodu i prekriva elektrode proizvodima elektrolize, zato je napajanje uvek naizmenično, obično na kilohercu.
Rastvor prolazi kroz dva toroida: prvi u tečnosti pobuđuje prstenastu struju, drugi je hvata. Elektrode uopšte ne dodiruju sredinu, zato senzor radi u kiselinama, bazama i prljavim otpadnim vodama, gde bi obične ploče propale za mesec dana.
Od 1978. slanost okeana određuje se ne hemijskom analizom nego merenjem provodnosti zajedno sa temperaturom i pritiskom. Praktična skala slanosti određena je odnosom provodnosti uzorka prema provodnosti referentnog rastvora kalijum-hlorida, i zato je bezdimenziona.
Provodnost mosta debljine jednog atoma ne menja se glatko nego stepenicima, umnošcima kvanta od 77,48 mikrosimensa. Vrednost zavisi samo od Plankove konstante i naelektrisanja elektrona, a sam efekat posmatra se rastezanjem zlatne niti do pucanja.
05 · Pravila pisanja
Veliko S — inače je to sekunda
Ovde celu težinu nosi veličina slova: S je simens, s je sekunda. Ime jedinice se u ruskom ne menja po broju: „pet simens“, a ne „simensa“, jer je prezime. Do 1971. ista veličina zvala se „mho“ — om pročitan unatrag, sa obrnutim znakom ℧. Ime se držalo skoro vek i do danas se sreće u engleskoj dokumentaciji o tranzistorima, gde se strmina daje u milimho. Specifična provodnost rastvora piše se u S/m, ali se laboratorijska praksa čvrsto drži µS/cm: to je sto puta manje i brojevi ispadaju udobniji.
Ruska oznaka je См, sa velikim С. Do 1971. jedinica se zvala „mho“ — om pročitan unatrag — i označavala obrnutom omegom ℧; zapis je zvanično ukinut, ali se sreće u priručnicima o elektronskim cevima i u engleskoj literaturi o tranzistorima, gde se strmina i danas ponekad daje u milimho. Specifična provodnost rastvora obično se izražava u mikrosimensima po centimetru, a ne po metru: činilac između zapisa je sto, a zabuna u njemu daje grešku zbog koje se kotlovska voda lako proglasi ispravnom iako nije.
06 · Susedne jedinice
Simens i om jedna su veličina sa dve strane. U kolima naizmenične struje veličina recipročna impedansi zove se admitansa i takođe se meri u simensima.
Kvant provodnosti je recipročna vrednost polovine fon Klicingove konstante: oba broja opisuju istu kvantnu granicu sa dve strane. Od listova Simetrijuma uz simens stoje om kao recipročna veličina, amper s volt iz definicije, molovi po litru za rastvore i farad iz reaktivnog dela admitanse.
07 · Istorijski deo
Om pročitan unatrag
Simens je izgradio telegrafsku liniju od Peterburga do Krima i prvi električni tramvaj. Jedinica provodnosti nosi njegovo ime — i ona je recipročna omu.
Provodnost se merila u „mho“ — om unatrag — i označavala obrnutom omegom. Ime se pripisuje Vilijamu Tomsonu i držalo se više od osamdeset godina: priručnici o cevima puni su milimho.
Četrnaesta Generalna konferencija usvojila je simens, katal i mol, zatvorivši time spisak izvedenih jedinica sa sopstvenim imenom. Simens se pokazao kao jedina SI jedinica nazvana po preduzetniku, a ne isključivo po naučniku.
U tačkastom kontaktu između dva provodnika provodnost se menja skokovima koji su umnošci kvanta od 77,48 mikrosimensa. Svaki stepenik znači da se elektronima otvara još jedan kanal — granica iza koje provodnost prestaje da bude neprekidna veličina.
Isto ime pripalo je dvema različitim jedinicama u razmaku od sto godina
Godine 1860. Verner Simens predložio je etalon otpora — stub žive dužine jednog metra i preseka jednog kvadratnog milimetra — i nazvali su ga „Simensovom jedinicom“. Iznosila je 0,9536 današnjeg oma i četvrt veka bila radna mera telegrafista na kontinentu. Dvadeset godina kasnije kongres je umesto nje izabrao om, po veličini nešto drugačiji. A 1971. četrnaesta Generalna konferencija dala je ime Simensa jedinici provodnosti — upravo onoj veličini koja je recipročna onoj o kojoj je on pisao. Neobičnost je baš u tome: preduzetnik je predložio jedinicu otpora, a njegovo ime pripalo je njenoj recipročnoj vrednosti.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih SI jedinica, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenima i vansistemske jedinice bez kojih ne prolaze ni tehnika ni svakodnevica. Svaka ima svoj list: definicija, pretvaranje, instrumenti, pravila pisanja. Na 36 jezika.
Izvedene SI jedinice sa sopstvenim imenom
otvoren list simensaOsnovne SI jedinice
terakotom — četiri jedinice od kojih se sastavlja simensProvodnost u drugim zapisima
Jezik lista
36 jezika. Oznaka S je međunarodna, a tvrdoća vode nije: nemački stepeni, francuski, engleski i miligrami po litru — list ih dovodi na mesnu praksu.