مبادئ الهندسة الكيميائية

أنظمة الوحدات – System of Units

يتضمن كل مجال علمي أخذ قياسات ومن ثم فهمها وإيصالها بعد ذلك للآخرين، ولهذا السبب يتعين على الجميع أن يتحدث بلغة عالمية حتى يستطيع إيصال المعلومات وفهمها، وبغض النظر عن المجال العلمي أو المهنة، فإن الجميع بحاجة إلى لغة مشتركة لإيصال معلومات مثل الحجم، والكتلة، والشكل، ودرجة الحرارة، والوقت، والكميات، والطاقة، والقدرة، والسرعة. ومن هذا المنطلق، جاء مفهوم الوحدات Units المرتبطة بمفهوم الكميات الفيزيائية.
والكميات الفيزيائية Physical Quantities توصف بالأبعاد Dimensions ويعبر عن مقدارها بالوحدات Units. كأن يقال مثلًا: سرعة الفهد المرقط هي 120 كيلو متر في الساعة. فالكمية الفيزيائية المراد التعبير عنها هنا هي السرعة، ويمثل الرقم 120 قياس الكمية، أما مقدار هذا البعد فهو الوحدة “كيلو متر في الساعة”.

يمكن تقسيم الأبعاد إلى أبعاد أساسية Fundamental or Primary Dimensions مثل: الكتلة Mass، والطول Length، والوقت Time، ودرجة الحرارة Temperature. وإلى أبعاد ثانوية أو مشتقة Secondary or Derived Dimensions، مثل: السرعة Velocity، والطاقة Energy، والحجم Volume وهي الأبعاد التي يعبر عنها بالاعتماد على الأبعاد الأساسية.

إقرأ أيضا:تحويل وحدات القياس Conversion of Units

على الرغم من الجهود التي بُذلت من قبل العلماء منذ مئات السنين لجعل العالم بأجمعه يستخدم نظام واحد للوحدات، لكنَّ الاختلاف يفرض نفسه دائمًا حسب نمط الحياة السائد. واليوم تبقى نظامين للوحدات ما زالا مستخدمين حول العالم وتم الاتفاق عليهما. هذان النظامان هما:

  • النظام العالمي المتري Metric International System والذي يرمز له اختصارًا SI System، وهو نظام بسيط ومنطقي يربط بين الوحدات المختلفة، ويتم استخدامه في التطبيقات العلمية والهندسية في جميع بلدان العالم بما فيها بريطانيا ما عدا الولايات المتحدة الأمريكية.
  • النظام البريطاني English System أو ما يعرف بنظام وحدات القياس العرفية الأمريكية، United States Customary System ويرمز له اختصارًا USCS. هذا النظام معقد والوحدات فيه ليست مبنية على قاعدة رقمية ممنهجة وواضحة مثل النظام المتري، حيث ترتبط الوحدات بعضها ببعض بشكل عشوائي، مثل: 1 قدم = 12 إنش / 1 ميل = 5280 قدم!، ما يجعله نظامًا صعب التعلم والاستخدام، ويتم استخدام النظام البريطاني فقط في الولايات المتحدة الأمريكية.

هذا ويشار إلى أن هناك نظام شبيه جدًا بالنظام العالمي للوحدات، وهو نظام سنتمتر-غرام-ثانية ويرمز له بالرمز CGS مع وجود اختلافات بسيطة جدًا في الوحدات الأساسية المستخدمة لقياس الكميات مقارنة بالنظام المتري. حيث أن الوحدة الأساسية للطول هي السنتيمتر centimeter، والوحدة الأساسية لقياس الكتلة هي الغرام gram، أما الوقت فله نفس الوحدة في النظامين، ويعبر عنه بالثواني seconds.

إقرأ أيضا:تحويل وحدات القياس Conversion of Units

في عام 1971 تم اعتماد سبع أبعاد أساسية لتعبر عن الكميات الفيزيائية، هذه الأبعاد الأساسية مُوضحة في الجدول أدناه مع وحداتها المعتمدة:

إقرأ أيضا:القانون العام للغازات المثالية
الأبعاد الأساسية

من الجدير بالذكر أن كتابة الوحدات واختصاراتها سواءً كانت أساسية أو مشتقة باللغة الإنجليزية، فإنه يشترط أن تكتب بأحرف صغيرة Small Letters، ما عدا اختصارات الوحدات التي تم تسميتها باسم العالم الذي وضعها مثل كلفن (K)، ونيوتن (N)، وغير ذلك من الوحدات. أيضًا، اسم الوحدة يمكن جمعه باللغة الإنجليزية، بينما لا يمكن جمع الوحدات. التعبير أمتار (meters) صحيح، بينما (ms) خاطئ بناءً على القاعدة السابقة. وأخيرًا؛ لا يسمح بوضع نقطة في نهاية اختصار الوحدة إلا إذا ذُكرت في آخر الجملة، فمثلًا لو قلنا 5 أمتار، فإن كتابتها على الصورة: (5 م.) يُعدّ تعبيرًا خاطئًا. بالنسبة للنظام البريطاني، فالوحدات الأساسية المستخدمة هي: القدم لقياس الطول، وكتلة الباوند لقياس الكتلة، والثواني لقياس الوقت، وفهرنهايت لقياس درجة الحرارة، أما باقي الوحدات الأساسية فمتشابهة بين النظامين.

تستخدم البادئات في النظام العالمي المتري للإشارة إلى مضاعفات الرقم 10، وتكتب مع الرقم الذي يعبر عن الكمية المقاسة. فمثلًا، من البادئات المتعارف عليها هي الميجا؛ أي 10 مرفوعة للقوة 6 (106)، فمثلا نقول 1 ميجا واط أيّ 106 واط. والجدول أدناه يوضح بعض البادئات وقيمها:

البادئات
الوحدات وعوامل التحويل

إعداد: م. شهد عمر
مراجعة المحتوى: م. حمزة العمايرة
التدقيق اللغوي: م. ماجدة الشريقي

Felder, R. M., & Rousseau, R. W. (2005). Systems of units. In Elementary Principles of Chemical Processes  (pp. 10-11).
Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2011). Importance of Dimensions and Unit In Thermodynamics, An Engineering Approach (pp. 3-5).
السابق
الوصف الوظيفي لمهندس معالجة المياه / مهندس معالجة المياه العادمة
التالي
مهندس العمليات: الوصف الوظيفي

اترك تعليقاً