Unidades. definidos nos Institutos de Metrologia para cada unidade. experimentais mantêm-se nos institutos, estando disponíveis como referência

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1 Unidades Definição da unidade - a definição da unidade e a incerteza associada é essencial Realização da unidade - sistemas experimentais definidos nos Institutos de Metrologia para cada unidade Representação da unidade - os referidos sistemas experimentais mantêm-se nos institutos, estando disponíveis como referência Disseminação da unidade (padrões) - as unidades padrão são disponíveis aos utilizadores, embora o referido sistema experimental o não seja

2 Padrões de medida e Rastreabilidade Padrão: realização da definição de uma dada grandeza, com um valor determinado e associado a uma incerteza de medição, tomado como referência. (VIM 2008) corpo físico de uma unidade de medida EXEMPLOS: Massa-padrão de 1 kg com uma incerteza associada de 3 μg. Barra de comprimento de 1m com incerteza associada de 5x10-6 m.

3 Classificação dos Padrões Internacional Nacional Padrão primário Padrão secundário: calibrado pelo primário Padrão de referência: padrão primário local Padrão de transferência: intermediário entre padrões primários e secundários Padrão de trabalho Os padrões devem ser mantidos em boas condições de conservação e verificadas as suas propriedades metrológicas em intervalos de tempo definidos.

4 Rastreabilidade Definição: Propriedade do resultado de uma medição ou do valor de um padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente a padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. (VIM)

5 Cadeia de rastreabilidade SI - BIPM Laboratórios nacionais (pad. primários) Ex. NIST; IPQ Laboratórios locais (pad. secundários) Laboratórios/fábricas locais: padrões de referência Equipamento de teste de uso corrente O equipamento de teste deve ser adaptado à exigência do produto final

6 Organizações responsáveis CGPM Conferência Geral de Pesos e Medidas: membros de todas as nações da Convenção do Metro CIPM Comissão Internacional de Pesos e Medidas: fiscaliza as actividades de metrologia exigidas pela CGPM BIPM Laboratório ( Bureau ) Internacional de Pesos e Medidas: garante a unificação das medidas, funcionando sob a supervisão da CIPM.

7 Definição das unidades (SI) Unidade de comprimento (metro) : Barra de Pt-Ir : λ da radiação do 86 Kr λ = fm (CIPM) : comprimento da distância percorrido pela luz em vácuo num intervalo igual a (1/ ) s -incerteza 2x10-8 m - l=c x t

8 Interferómetro dispositivo que utiliza a interferência de ondas luminosas para medir distâncias. Ex: Interferómetro de Michelson - l= n x = n x c/f λ bem definido Detector - Espelho variável/ comprimento de onda variável

9 Ex. de Instrumentos de Medição corrente Paquímetro (limites de erro: dezenas de micron) Faces para Medições Internas Corpo Lâmina Garras Fixas Bloco Padrão Nónio Faces para Medições de Profundidade Faces para Medições Externas Micrómetro (limite de erro: unidades de micron)

10 Unidade de massa (kg) Igual à massa do protótipo internacional: cilindro de Pt-Ir com 39 mm de diâmetro e 39 mm de altura - BIPM, Sevres, França - única unidade baseada num artefacto - única unidade iniciada por 1 prefixo kilo - incerteza: 2x10-9 kg Cópias utilizadas em diversos países verificadas periodicamente

11 Definições futuras para a unidade de massa Massa de um número bem definido de átomos - 12 C ou 14 Si Balança de Watt (semelhante à balança de corrente) - Relação massa-energia; definição de ampère

12 Definição da unidade de tempo - segundo - definida inicialmente através da duração média de uma rotação completa da Terra (GMT Greenwhich Mean Time ) - Ano de 1967: O segundo é o tempo correspondente a períodos da radiação emitida na transição entre 2 níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133. Incerteza :1 x10-13 s

13 - tempo e frequência são as unidades definidas com maior precisão - Escala UTC Universal Time : relaciona o tempo medido por relógios atómicos com o tempo observado na Terra - introdução de leap second para ter em conta o decréscimo na rotação da Terra Tempo astronómico (GMT, UTC) Tempo atómico - Laboratórios Nacionais de Metrologia emitem sinal para calibração da unidade de tempo, em indústrias e outras instalações onde esta calibração seja importante

14 Definição de unidade de corrente eléctrica - Ampère ampère corrente eléctrica que, mantida entre 2 fios longos e paralelos separados de 1m de distância em vazio, produziria uma força/unidade de comprimento entre os fios igual a 2x10-7 N/m. Nota: relaciona unidades de medida de Mecânica e Electricidade Incerteza de realização: 2x10-6

15 - dispositivo muito complicado, mantido apenas em alguns Lab. Nac. Metrologia - ampère definido a partir da lei de Ohm I=V/R Referências para volt (V) - Célula voltaica; díodos zéner - dispositivo de junção de Josephson (supercondutores) Díodo Zener

16 Referências para ohm(ω) - resistência de 1 coluna de Hg com 106 mm de comp. e secção recta de 1mm 2 - desde 1990, efeito de Hall quântico: σ = νe 2 /h unidade de resistência=h/e 2 (incerteza 1x10-9 =1ppb)

17 Definição da unidade de temperatura - kelvin kelvin igual a 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água (incerteza 1x10-4 ). Graus Fahrenheit 0 F (sal + gelo) F (corpo) Graus Celsius 0 C (gelo) C (ebulição água) Escala kelvin - 0 K (-273,15 C) mantendo o intervalo de 1 K = 1 C

18 Ponto triplo da água Medição da temperatura do ponto triplo Ex: Termómetros de resistência de platina (PRT) são utilizados para medir a temperatura e realizar escalas (15 K 1240 K)

19 Definição da unidade intensidade luminosa - candela candela intensidade luminosa, numa dada direcção, de uma fonte luminosa que emite radiação monocromática de frequência 540x10 12 Hz ( =555 nm) e que tem nessa direcção uma intensidade igual a 1/683 watt/sr (incerteza 5x10-3 )

20 Esta definição tem como objectivo ajustar o candela, unidade adoptada em 1979, às existentes na altura: -intensidade luminosa de uma vela (candle) - intensidade luminosa emitida por um fio incandescente de um determinado material a uma temperatura bem determinada - intensidade luminosa emitida por um corpo negro (platina) a uma temperatura bem definida

21 Definição de quantidade de substância - mole Mole quantidade de substância que contém tantas partículas elementares como as que existem em 0,012 kg de 12 C. Nº de Avogadro 6,02214x10 23 unidades = 1 mole (incerteza: 1ppm) - permite uma escala unificada de valores relativos de massa atómica;