इकाई और माप | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

मापन

• मापन के लिए उपकरणों की आवश्यकता होती है जो वैज्ञानिकों को एक मात्रा प्रदान करते हैं। एक मात्रा यह वर्णन करती है कि किसी चीज की कितनी मात्रा है और कितनी संख्या में है।
• वैज्ञानिक एक मापन प्रणाली का उपयोग करते हैं जिसे अभी भी सामान्यतः "मेट्रिक सिस्टम" के रूप में जाना जाता है।

एक इकाई एक विशेष भौतिक मात्रा है, जिसे परंपरा द्वारा परिभाषित और अपनाया गया है, जिसके साथ एक ही प्रकार की अन्य विशेष मात्राओं की तुलना की जाती है ताकि उनके मूल्य को व्यक्त किया जा सके।

अंतर्राष्ट्रीय इकाइयों का प्रणाली

अंतर्राष्ट्रीय इकाइयों का प्रणाली, जिसे फ्रेंच में Système International d'Unités से संक्षिप्त किया गया SI, मेट्रिक प्रणाली का आधुनिक रूप है और यह सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए विज्ञान, तकनीक और रोज़मर्रा के व्यापार में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली मापन प्रणाली है।

ऐतिहासिक संदर्भ

SI की स्थापना से पहले, माप विश्व भर में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न थे, जिससे विज्ञान, उद्योग और व्यापार में भ्रम और अक्षमता उत्पन्न हुई। SI से पहले के प्रमुख मापन प्रणालियों में शामिल हैं:

• CGS प्रणाली: ने लंबाई, द्रव्यमान और समय के लिए क्रमशः मूल इकाइयों के रूप में सेंटीमीटर, ग्राम और सेकंड का उपयोग किया। इसका व्यापक रूप से भौतिकी में उपयोग किया गया और इसमें विद्युत चुम्बकत्व के लिए गॉसियन इकाइयों जैसे विभिन्नताएं थीं।
• FPS प्रणाली: जिसका अर्थ था फुट, पाउंड और सेकंड। इसका उपयोग मुख्य रूप से कुछ अंग्रेजी बोलने वाले देशों में किया जाता था और यह व्यापक श्रेणी के अंतर्गत आता है जिसे साम्राज्य प्रणाली कहा जाता है।
• MKS प्रणाली: जो मीटर, किलोग्राम और सेकंड पर आधारित है, इसे SI का पूर्ववर्ती माना जाता था और यह आधुनिक मेट्रिक मानकों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

SI का निर्माण और अपनाना

एक एकीकृत प्रणाली की आवश्यकता को पहचानते हुए, सामान्य सम्मेलन वजन और माप (CGPM) ने SI को विकसित किया, जिसे 1971 में आधिकारिक रूप से अपनाया गया। यह प्रणाली न केवल मौजूदा प्रणालियों को सरल बनाती है, बल्कि इसका उद्देश्य मौलिक भौतिक गुणों पर आधारित एक सार्वभौमिक रूप से सुसंगत मापों का सेट बनाना भी है।

माप की सात मूल इकाइयाँ

SI प्रणाली सात मूल इकाइयों के चारों ओर बनाई गई है, जिनसे सभी अन्य माप इकाइयाँ व्युत्पन्न होती हैं:

लंबाई – मीटर (m)

• इसे 1 / 299792458 सेकंड के अंतराल में प्रकाश द्वारा यात्रा की गई पथ की लंबाई के रूप में परिभाषित किया गया है। यह मौलिक मात्रा, निर्वात में प्रकाश की गति पर आधारित है, जो c = 299,792,458 m/s है।

समय – सेकंड (s)

• यह समय 9,192,631,770 आवर्तनों की अवधि के लिए होता है, जो cesium-133 परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के दो हाइपर-फाइन स्तरों के बीच संक्रमण से संबंधित है। इसे अत्यधिक सटीक परमाणु घड़ियों का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है।

भार – किलोग्राम (kg)

• यह एक प्रोटोटाइप प्लेटिनम-इरीडियम सिलेंडर का वजन है, जो पेरिस, फ्रांस में अंतर्राष्ट्रीय वजन और माप ब्यूरो में रखा गया है। इस सिलेंडर की प्रतियाँ कई देशों द्वारा रखी जाती हैं, जो उनका उपयोग वजन मानकीकरण और तुलना के लिए करते हैं।

इलेक्ट्रिक करंट – एम्पीयर (A)

निरंतर धारा जो, यदि दो सीधे समानांतर कंडक्टरों में बनाए रखा जाए जिनकी लंबाई अनंत हो और गोलाकार क्रॉस-सेक्शन नगण्य हो, जब इन्हें 1 मीटर की दूरी पर वैक्यूम में रखा जाए, तो इन कंडक्टरों के बीच प्रति मीटर लंबाई के लिए 2×10⁻⁷ न्यूटन के बराबर बल उत्पन्न करेगा। जबकि, ऐसा प्रतीत हो सकता है कि विद्युत चार्ज को आधार इकाई के रूप में उपयोग किया जाना चाहिए, लेकिन धारा को मापना कहीं अधिक आसान है और इसलिए इसे मानक आधार इकाई के रूप में चुना गया है।

• निरंतर धारा जो, यदि दो सीधे समानांतर कंडक्टरों में बनाए रखा जाए जिनकी लंबाई अनंत हो और गोलाकार क्रॉस-सेक्शन नगण्य हो, जब इन्हें 1 मीटर की दूरी पर वैक्यूम में रखा जाए, तो इन कंडक्टरों के बीच प्रति मीटर लंबाई के लिए 2×10⁻⁷ न्यूटन के बराबर बल उत्पन्न करेगा।

तापमान – केल्विन (K)

• तापमान की SI इकाई केल्विन है। यह पानी के त्रैतीय बिंदु के थर्मोडायनामिक तापमान का ठीक 1273.16 के बराबर है। पानी का त्रैतीय बिंदु एक निश्चित तापमान और दबाव है जिस पर ठोस, तरल और गैसीय अवस्थाएँ एक साथ मौजूद हो सकती हैं।

पदार्थ की मात्रा – मोल (mol)

• मोल वह पदार्थ की मात्रा है जिसमें उतने ही घटक होते हैं जितने कि 0.012 किलोग्राम कार्बन-12 में परमाणु होते हैं। एक मोल में अवोगाड्रो संख्या के घटक होते हैं। अवोगाड्रो संख्या के बारे में अधिक जानने के लिए हमारे रसायन विज्ञान के लेख देखें।

उज्ज्वलता – कैन्डेला (cd)

यह एक स्रोत की प्रकाशमानता है जो 540 × 10¹² Hz की एक स्थायी आवृत्ति का विकिरण उत्पन्न करता है, जिसमें किसी भी दिए गए दिशा में 1683 वॉट प्रति स्टेरेडियन की विकिरणीय तीव्रता होती है।

व्युत्पन्न इकाइयाँ

• ये या तो आयामहीन होती हैं या इन्हें एक या अधिक मूल इकाइयों के उत्पाद के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, संभवतः किसी उचित घातांक द्वारा पैमाना किया गया।
• उदाहरण के लिए, हर्ट्ज के लिए प्रतीक “Hz” है, लेकिन मीटर के लिए प्रतीक “m” है। नीचे दिए गए तालिका में, हमने व्युत्पन्न इकाइयों की एक सूची दी है।

लंबी दूरी की इकाइयाँ

• लाइट ईयर: यह वह दूरी है जो प्रकाश एक वर्ष में एक वैक्यूम में तय करता है, जो लगभग 9.46×10¹⁵ मीटर के बराबर होता है। लाइट ईयर्स को आमतौर पर सितारों और आकाशगंगाओं के बीच की दूरी व्यक्त करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• पारसेक: इसे उस दूरी के रूप में परिभाषित किया गया है जिस पर एक खगोलीय इकाई एक आर्कसेकंड का कोण बनाती है। एक पारसेक लगभग 3.26 लाइट ईयर्स के बराबर होता है। यह हमारे आकाशगंगा और निकटवर्ती आकाशगंगाओं के भीतर वस्तुओं की दूरी मापने में विशेष रूप से उपयोगी है।
  1 पारसेक = 3.26 लाइट ईयर

संक्षिप्त दूरी के इकाइयाँ