Что это – нанометр? Сравнение с метром, понятие о нанотехнологиях, интересные факты
Начиная с 90-х годов прошлого века и выйдя на пик популярности уже после 2000-х, нанотехнология занимает одно из передовых мест в современной науке. Что означает это название, чем занимается нанотехнология, что это – нанометр? Ответы на эти и другие вопросы даются в статье.
Понятие о нанометре
Нанометр – это единица длины. Многие люди, ввиду бурного развития нанотехнологий в последнее время, путают это понятие с маленьким телом, которое называют нанообъектом. Нет, это не объект, а мера измерения расстояния в пространстве. Само слово “нанометр” имеет греческие корни. Оно состоит из двух частей: нано – с греч. “карлик” и метр – единица измерения.
В системе СИ слово “нано-” является приставкой, которая может употребляться перед абсолютно любой физической единицей измерения. Например, нанокилограмм, нанокандела и так далее. Эта приставка означает, что нужно величину, к которой она применяется, уменьшить на 9 порядков.
Нанометр – это одна миллиардная метра, то есть 1 нм = 10-9 м. Из этого соотношения получается, что 1 метр содержит 109 (миллиард) нанометров. Зная, что 1 миллиметр в 1000 раз меньше метра, получаем, что нанометр в миллиметрах запишется как 1 нм = 10-6 мм. Это значит, что нанометр в миллион раз меньше миллиметра.
Еще одной маленькой единицей измерения расстояний, которая наиболее близка к нанометру, является ангстрем. Нанометр больше него в 10 раз.
Нанотехнология – причина популярности нанометра
Под нанотехнологией понимают междисциплинарную современную науку, занимающуюся исследованием и изготовлением материалов, структурные единицы которых имеют масштабы от 1 до 100 нм. Термин “нанотехнология” впервые был предложен японским ученым Норио Танигучи в 1974 году.
Отмеченные масштабы, с которыми работают нанотехнологи, выбраны не случайно. Величина 1 нанометр – это на 1 порядок больше размера атома (самый маленький атом водорода где-то в 10 раз меньше нанометра). Верхнее же значение (100 нм) – это приблизительный предел, больше которого вещество начинает демонстрировать обычные физические свойства.
Немного подробнее остановимся на верхней границе нанообъектов (100 нм). Когда элементы системы имеют средний размер меньше отмеченного значения, то они начинают проявлять квантовые свойства, что заметно сказывается на поведении всего объемного материала. Это ключевой момент, который необходимо понимать, то есть нанотехнология – это не просто исследования нанометрового масштаба, это наука, которая изучает совершенно иные, новые, ранее не известные свойства материи. Например, наночастицы золота могут магнититься.
Нанотехнология представляет собой большое количество современных узких направлений в науке: это исследование полупроводников, металлических наноструктур, свойств поверхностей, молекулярная биология, медицина и другие.
Сравнения, связанные с нанометром
Как было сказано, нанометр – это очень маленькое расстояние. Для более ясного представления о том, насколько мал нанометр, приведем два любопытных сравнения:
- 1 нм во столько раз меньше 1 м, во сколько футбольный мяч меньше нашей планеты;
- в среднем на 1 нм вырастает борода у взрослого мужчины за время, которое проходит, пока он берет бритву и подносит ее к своему лицу.
Интересные данные “нанометрового” характера
Длина в нанометрах часто используется для измерения волны электромагнитного излучения в диапазоне от ультрафиолетового и до инфракрасного. Так, видимый для человека свет имеет длину волны в пределах от 400 до 700 нм.
Нанотехнология – это наука, изучающая неживую природу. Действительно, самая маленькая бактерия имеет размер 200 нм, что лежит выше упомянутого в предыдущем пункте предела.
Наши легкие способны очищаться самостоятельно от любых твердых частиц, размер которых превышает 200 нм. Если инородные тела будут меньше этой величины, то они могут попасть в кровь через легкие, распространиться по всему организму и привести к возникновению опасных заболеваний.
Толщина человеческого волоса лежит далеко за пределами нанометра. Его типичные размеры составляют 70 мкм (70 тысяч нанометров).
fb.ru
Нанометры в метр | Онлайн калькулятор
Онлайн конвертер для преобразования нанометров в метры и обратно, калькулятор имеет высокий класс точности, историю вычислений и напишет число прописью, округлит результат до нужного значения.
Сколько нанометров в метре – 100 нанометров = 0.0000001 миллиметра.
1 нанометр = 0.000000001 метра
Нанометр (от лат. nanos — карлик и др.-греч. μέτρον —мера, измеритель; русское обозначение: нм; международное: nm) — дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (то есть 10−9 метра). Устаревшее название — миллимикрон (10−3 микрона; обозначения: ммк, mµ или (реже) µµ). Нанометр часто ассоциируется с областью нанотехнологий и с длиной волны видимого света. Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения малых длин. Нанометр также наиболее часто используется в описании технологий полупроводникового производства.
Нанометр равен 10 ангстремам (ангстрем — устаревшая единица измерения, не входящая в систему СИ). Один нанометр приблизительно равен условной конструкции из десяти молекул водорода выстроенных в линию, если за молекулу водорода принять два боровских радиуса.
Длины волн видимого света, воспринимаемого человеком, лежат в диапазоне 380—760 нм (соответственно цвет такого излучения изменяется в диапазоне от фиолетового до красного).
Расстояние между атомами углерода в алмазе равно 0,154 нм.
Данные на компакт-дисках записываются в виде углублений (по-английски такое углубление называется pit), имеющих размеры: 100 нм глубины и 500 нм ширины.
Современные передовые технологии производства микросхем оперируют с элементами размером 14—22 нм, переходят на элементы 10 нм и планируют уменьшить их в будущем до 5 нм
allcalc.ru
Крутящий момент, что это и зачем он нужен?
Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.
Что же означает понятие крутящий момент?
Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.
Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.
Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падения — 9,81 м/см2) будет соответствовать 98,1 Нм.
Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.
Показатели ньютон-метров на примере двигателя V6 3,5 литра Lexus GS450hВсе это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?
Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.
Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?
Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.
Как создается крутящий момент в двигателе
В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).
Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.
До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.
Однако максимальный момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.
Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу при нажатие на педаль акселератора. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина КМ становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.
avtoexperts.ru
Нанометр — Циклопедия
Масштабы мизерногоНанометр (нм) — единица длины в системе СИ, равная одной миллиардной части метра (10−9 или 1/1.000.000.000 м). Инженерное обозначение: 1 E−9 m.
Слово «нанометр» складывается из приставки «нано-» (др.-греч. νάνος, nanos — «карлик») и слова «метр» (др.-греч. μέτρον, metrοn — «мера, измерение»). Её сокращённым обозначением является — nm или нм.
[править] Использование
Нанометром часто пользуются, чтобы выразить размеры в атомном масштабе: диаметр атома гелия, например, составляет около 0,1 нм, а рибосомы — около 20 нм. Нанометр также широко применяется для определения длины волны электромагнитного излучения вблизи видимой части спектра и в диапазоне волны видимого света, от 400 до 800 нм. Ранее для этих целей использовалась устаревшая неметрическая единица измерения ангстрем, которая равнялась 0,1 нанометра.
В прошлом нанометр был известен как миллимикрометр или, чаще, миллимикрон для краткости — так как эта единица составляет 1/1000 микрона, она обозначалась символом mμ или (реже) μμ.[1][2][3] В 1960 году Национальным институтом стандартов и технологий США была принята приставка «нано-» как «одна миллиардная часть»[4]. Слово «нанометр» часто ассоциируется со сферой нанотехнологий. С конца 1980-х годов, он также используется для описания поколения технологий производства в полупроводниковой промышленности.
- ↑ Svedberg, The; Nichols, J. Burton (1923). «Determination of the size and distribution of size of particle by centrifugal methods» . Journal of the American Chemical Society 45 (12): 2910—2917. doi: 10.1021/ja01665a016(англ.)
- ↑ Sweden, The; Rinde, Herman (1924). «The ulta-centrifuge, a new instrument for the determination of size and distribution of size of particle in amicroscopic colloids». Journal of the American Chemical Society 46 (12): 2677—2693. doi: 10.1021/ja01677a011(англ.)
- ↑ Terzaghi, Karl (1925). Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundelage. Vienna: Franz Deuticke. p. 32.(англ.)
- ↑ Asimov, Isaac (1960), Realm of Measure, Fawcett Premier, pg 42(англ.)
cyclowiki.org
Нм – это… Что такое Нм?
Метр (обозначение: м, m; от др.-греч. μέτρον — мера, измеритель) — единица измерения длины и расстояния в СИ. Метр равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299 792 458
История
Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960 годы.Метр был впервые введён во Франции в XVIII веке и имел первоначально два конкурирующих определения:
Первоначально за основу было принято первое определение (8 мая 1790, Французское Национальное собрание). Однако, поскольку ускорение свободного падения зависит от широты и, следовательно, маятниковый эталон недостаточно воспроизводим, Французская Академия наук в 1791 предложила Национальному собранию определить метр через длину меридиана. 30 марта 1791 это предложение было принято. 7 апреля 1795 Национальный Конвент принял закон о введении метрической системы во Франции и поручил комиссарам, в число которых входили Ш. О. Кулон, Ж. Л. Лагранж, П.-С. Лаплас и другие учёные, выполнить работы по экспериментальному определению единиц длины и массы. Первый прототип эталона метра был изготовлен из латуни в 1795 году. Следует отметить, что единица массы (килограмм, определение которого было основано на массе 1 дм³ воды), тоже была привязана к определению метра.
В 1799 из сплава 90 % платины и 10 % иридия был изготовлен эталон метра, длина которого соответствовала одной сорокамиллионной части Парижского меридиана. Впоследствии, однако, выяснилось, что из-за неправильного учёта полюсного сжатия Земли эталон оказался короче на 0,2 мм; таким образом, длина меридиана лишь приблизительно равна 40 000 км.
Во время правления Наполеона метрическая система распространилась по всей Европе. Только в Великобритании, которая не была завоёвана Наполеоном, остались традиционные меры длины: дюйм, фут и ярд. В 1917 году метрическая система была введена в России.
В 1889 был изготовлен более точный международный эталон метра. Этот эталон тоже изготовлен из сплава платины и иридия и имеет поперечное сечение в виде буквы «X». Его копии были переданы на хранение в страны, в которых метр был признан в качестве стандартной единицы длины. Этот эталон всё ещё хранится в Международном бюро мер и весов, хотя больше по своему первоначальному назначению не используется.
С 1960 было решено отказаться от использования изготовленного людьми предмета в качестве эталона метра, и с этого времени по 1983 метр определялся как число 1 650 763,73, умноженное на длину волны оранжевой линии (6 056 Å) спектра, излучаемого изотопом криптона-86 в вакууме.
Современное определение метра в терминах времени и скорости света было введено в 1983 году:
- Метр — это длина пути, проходимого светом в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды.
Из этого определения следует, что в системе СИ скорость света в вакууме принята равной в точности 299 792 458 м/с. Таким образом, определение метра, как и два столетия назад, вновь привязано к секунде, но на этот раз с помощью универсальной мировой константы.
Кратные и дольные единицы
Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ. Существуют также внесистемные единицы измерения: микрон, равный 1 мкм, и ангстрем (Å), равный 0,1 нм, но их применение не рекомендуется.
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 м | декаметр | дам | dam | 10−1 м | дециметр | дм | dm |
| 102 м | гектометр | гм | hm | 10−2 м | сантиметр | см | cm |
| 103 м | километр | км | km | 10−3 м | миллиметр | мм | mm |
| 106 м | мегаметр | Мм | Mm | 10−6 м | микрометр | мкм | µm |
| 109 м | гигаметр | Гм | Gm | 10−9 м | нанометр | нм | nm |
| 1012 м | тераметр | Тм | Tm | 10−12 м | пикометр | пм | pm |
| 1015 м | петаметр | Пм | Pm | 10−15 м | фемтометр | фм | fm |
| 1018 м | эксаметр | Эм | Em | 10−18 м | аттометр | ам | am |
| 1021 м | зеттаметр | Зм | Zm | 10−21 м | зептометр | зм | zm |
| 1024 м | йоттаметр | Им | Ym | 10−24 м | йоктометр | им | ym |
| применять не рекомендуется не применяются или редко применяются на практике | |||||||
Интересные факты
В компьютерном жаргоне «метр» может означать мегабайт.
См. также
| Физический портал — обзорные статьи по истории и разделам физики и биографии известных учёных. |
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
перевод из нанометров в метры
S сантиметр. История единиц измерения.
Древний человек считал, что различные величины должны быть измерены, и измерения были наиболее точными. Лояльность измерительных стандартов зависит от степени развития науки, техники, научно-технического потенциала государства. Единицы измерения размера должны быть удобными и четко определенными. В истории развития различных единиц размера, в том числе единиц измерения длины, довольно много периодов.
В самой старой из них единицы длины сравнивались с именами человеческого тела. Итак, когда единицы измерения служили длине локтя, ноги (ноги), ширина большого пальца (дюйм).
И только в конце 18-го века во Франции появилась новая единичная теория, которая позже стала основой для международной системы единиц. Поскольку основная единица системы была признана метром, она была равна сорока тридцати трех членов земного меридиана.
Однако двадцатый век привел к быстрому развитию науки и промышленности, в большом количестве единичных систем был избыток.
Возникла проблема создания единой унифицированной унифицированной системы единиц. В 1960 году было принято решение ввести международную систему единиц (сокращенно SI). Он включает семь базовых производственных единиц и ряд префиксов. Сегодня такая система используется в большинстве стран мира.
Основными единицами измерения расстояния (расстояния) метрической системы являются: километр, дециметр, метр, микрометр (Micron), миллиметр, нанометр, ангстрем.
С другой стороны, сантиметр также относится к системе метрических мер, равной стометрам, десять миллиметров, 0,032808 футов, 0,010936 ярдов. Префикс центов перед именем счетчика используется в системе СИ, чтобы уменьшить количество нулей в значении физических величин, составляя кратность и единицы, которые отличаются от базового числа в 100 раз.
Это 100 ссылочных номеров. В системе значений измерений, которые использовались до принятия международной системы единиц: система сантиметрового грамма-второго (CGS), сантиметр был основным количеством, которое измеряет длину.
нм — нанометром. Преобразователь количества.
После принятия Международной системы СГС практически исчезла из инженерных разработок, но она по-прежнему широко используется в теоретической физике для упрощения закона электромагнетизма. В геометрической системе SGS сантиметр является основным устройством для измерения емкости конденсатора.
Нм что это за единица измерения?
vipstylelife.ru
Нм что за величина. Это сколько. Расстояние в астрономии
Наука о мерах и весах, метрология – вчерашний день. Сегодня принято измерять то, что никто не видит, то есть объекты наноразмеров. Этим занимается нанометрология. Степан Лисовский, аспирант МФТИ, сотрудник кафедры нанометрологии и наноматериалов, рассказывает об основных принципах нанометрологии и функциях различных микроскопов и объясняет, почему размер частицы зависит от способа его измерения.
Эталонное мышление
Для начала – о простой метрологии. Как дисциплина она могла бы возникнуть еще в древности, тогда о мере рассуждали многие – от Пифагора до Аристотеля, – но не возникла. Стать частью научной картины мира того времени метрологии не удалось из-за того же Аристотеля. Он на долгие века вперед утвердил приоритет качественного описания явлений над количественным. Все изменилось только во времена Ньютона. Смысл явлений «по Аристотелю» перестал удовлетворять ученых, и акцент сместился – с семантической части описания на синтаксическую. Проще говоря, решено было смотреть на меру и степень взаимодействий вещей, а не пытаться постигнуть саму их суть. И это оказалось куда плодотворнее. Тогда же и наступил звездный час метрологии.
Самая главная задача метрологии – обеспечить единство измерений. Основная цель – отвязать результат измерений от всех частностей: времени, места измерения, от того, кто измеряет и как он сегодня решит это сделать. В результате должно остаться только то, что всегда и везде, независимо ни от чего будет принадлежать вещи – ее объективная мера, принадлежащая ей в силу единой для всех реальности. Как подобраться к вещи? Через ее взаимодействие с измерительным прибором. Для этого должен быть унифицированный метод измерения, а также эталон, единый для всех.
Итак, мы научились измерять – осталось только, чтобы все остальные люди в мире измеряли так же, как мы. Для этого нужно, чтобы все они использовали тот же метод и пользовались такими же эталонами. Практическую пользу от введения единой для всех системы мер люди осознали быстро и согласились начать договариваться. Появилась метрическая система измерений, которая распространилась постепенно почти на весь мир. В России, кстати, заслуга введения метрологического обеспечения принадлежит Дмитрию Менделееву.
Результат измерения, помимо собственно значения величины, – это еще и подход, выраженный в единицах измерения. Так, измеренный метр никогда не станет ньютоном, а ом – тесла. То есть разные величины подразумевают разную природу измерения, но, разумеется, так происходит не всегда. Метр провода оказывается метром и с точки зрения его пространственных характеристик, и с точки зрения проводимости, и с точки зрения массы вещества в нем. Одна величина оказывается замешана в разных явлениях, и это существенно облегчает работу метролога. В известной мере эквивалентными оказались даже энергия и масса, поэтому массу сверхмассивных частиц измеряют в энергии, необходимой на ее создание.
Кроме значения величины и единицы ее измерения, есть еще несколько важных факторов, которые необходимо знать про каждое измерение. Все они содержатся в конкретной методике измерения, выбранной для нужного нам случая. В ней задается все: и стандартные образцы, и класс точности приборов, и даже квалификация исследователей. Умея все это обеспечить, на основе методики мы можем проводить корректные измерения. В конечном счете применение методики дает нам гарантированные размеры погрешности измерения, и весь результат измерения сводится к двум числам: величине и ее погрешности, с которыми обычно и работают ученые.
Измерить невидимое
Нанометрология работает почти по тем же законам. Но тут есть пара нюансов, которые нельзя не учитывать. Чтобы их понять, нужно разобраться в процессах наномира и понять, в чем, собственно, их особенность. Иначе говоря, что такого особенного в нанотехнологиях.
Начать, конечно, надо с размеров: один нанометр в метре – это примерно как один китаец в населении Китая. Такого масштаба размеры (меньше 100 нм) делают возможной целую серию новых эффектов. Здесь и эффекты квантовой физики, включая туннелирование, и взаимодействие с молекулярными системами, и биологическая активность и совместимость, и сверхразвитая поверхность, объем которой (точнее, приповерхностного слоя) сопоставим с суммарным объемом самого нанообъекта. Такие свойства – кладезь возможностей для нанотехнолога и в то же самое время – проклятие нанометролога. Почему?
Дело в том, что из-за наличия особых эффектов нанообъекты требуют к себе совершенно новых подходов. Их нельзя разглядеть оптически в классическом понимании из-за фундаментального ограничения на разрешение, которого можно добиться. Потому что оно строго привязано к длине волны видимого излучения (можно использовать интерференцию и прочее
innovakon.ru