GRANDEURS

Une grandeur est tout ce qui est susceptible d'augmentation ou de diminution comme, par exemple, une longueur, une surface, une puissance, etc. Mesurer une grandeur G (quelle que soit son espèce), c'est la comparer à une autre grandeur U, de même espèce, choisie pour unité. Le résultat de la mesure est un nombre entier (par ex. 5) si l'unité U est contenue un nombre entier de fois dans la grandeur G considérée (5 fois ici).

Une grandeur est directement mesurable quand nous pouvons définir le rapport ou l'égalité et la somme de deux valeurs de cette grandeur. Une longueur, une surface sont des grandeurs mesurables. En revanche, une température repérée au moyen de l'échelle thermométrique Celsius n'est pas une grandeur mesurable: nous pouvons définir l'égalité de deux températures mais nous ne pouvons pas en faire la somme.

UNITÉS DE MESURE

Pour mesurer les diverses grandeurs physiques, un certain nombre d'unités ont été définies. Des relations géométriques ou physiques (relation entre une surface et une longueur, relation entre une force et une masse, etc.) font que la plupart de ces unités dépendent de quelques-unes d'entre elles. Pour cette raison, dans un système d'unités de mesure, il faut distinguer les unités de base ou unités principales qui sont choisies arbitrairement (elles constituent les bases du système d'unités) et les unités secondaires définies à partir des précédentes. Les premières correspondent aux grandeurs fondamentales et les secondes aux grandeurs dérivées. À un système d'unités sont également adjointes quelques unités hors système ou unités auxiliaires d'usage courant mais limité à certains corps de métiers (l'électronvolt et le mille marin, par exemple).

Grandeurs fondamentales. - Les grandeurs fondamentales utilisées pour les divers systèmes réservés aux grandeurs géométriques et aux grandeurs mécaniques sont en général au nombre de trois : une longueur, une masse et un temps. Les unités correspondantes diffèrent selon le système: ce sont le mètre, le kilogramme et la seconde pour le système international, le centimètre, le gramme et la seconde pour le système C.G.S. Ces systèmes ont dû être complétés pour définir des unités pour les grandeurs électriques, magnétiques, lumineuses, etc., et plusieurs grandeurs fondamentales supplémentaires ont souvent été nécessaires; par ex., pour le système international, aux trois grandeurs fondamentales indiquées précédemment ont été ajoutées quatre autres: l'intensité du courant, la tempéra­ture thermodynamique, l'intensité lumineuse et la quantité de matière.

L'élaboration de systèmes cohérents d'unité de mesure s'est faite progressivement à partir des unités du système métrique. Bien que les définitions de ces unités aient dû être précisées pour la mise au point des systèmes d'unités utilisés de nos jours, elles conservent néanmoins un intérêt historique certain.

Remarque sur l’Unité de force :

Le poids d'un corps étant une force, il a été possible de prendre le poids du kilogramme étalon pour unité de force du système métrique (c'est la force avec laquelle cet étalon est attiré vers le centre de la Terre). Mais cette force d'attraction variant avec la latitude et l'altitude des points du globe, la Conférence générale des poids et mesures d'octobre 1907 a décidé que, par convention, cette unité de force n'était ainsi définie que pour tout point de latitude 45° et d'altitude zéro (niveau de la mer). La valeur correspondante de l'accélération de la pesanteur est g = 9,806 16 m/s2 alors qu'à Paris, l'accélération de la pesanteur a pour valeur 9,81 m/s2.

LE SYSTÈME INTERNATIONAL

Un certain nombre de décrets précisent les dénominations, définitions et symboles des unités du système de mesures obligatoire en France. Ce système est le système métrique décimal à sept unités de base, appelé, par la Conférence générale des poids et mesures, système international SI.

Les unités de base sont:

-          le mètre, unité de longueur;

-          le kilogramme, unité de masse,

-          la seconde, unité de temps,

-          l'ampère, unité d'intensité de courant électrique,

-          le kelvin, unité de température,

-          le candela, unité d'intensité lumineuse

-          la mole, unité de quantité de matière

La mole n’étant pas définie ci-après dans les tableaux des différentes unités, voici la définition de cette grandeur qui intéresse toute la chimie, c’est dire toute son importance pratique et scientifique ; elle intervient aussi en physique.

L’unité de quantité de matière est la mole (mol), «quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012 kg de carbone 12». Une mole contient environ 6.10²³ entités élémentaires: atomes, molécules, ions, etc., dont la nature doit être précisée. L’étalon (isotope 12 du carbone) permet de mesurer une quantité de matière avec une précision qui dépasse parfois le dix-millionième. La masse de 12 grammes a été choisie pour conserver à l’unité la même valeur qu’à l’époque où la définition de la mole se référait à 1 gramme d’hydrogène.

Les unités dénommées et définies dans le décret (unités principales, secondaires et hors système) sont les seules unités légales. Néanmoins, d’anciennes unités ont la vie longue et sont toujours utilisées comme le Cheval-Vapeur ou le kilogramme-force par cm².

Les unités secondaires et hors système peuvent être classées en

-          unités géométriques (aire, volume, angle plan, angle solide)

-          unités de masse

-          unités de temps

-          unités mécaniques (accélération, vitesse, fréquence, force, énergie, puissance, contrainte et pression, viscosité dynamique, viscosité cinématique)

-          unités électriques et magnétiques (quantité d'électricité, différence de potentiel, champ électrique, résistance électrique, capacité électrique, inductance électrique, flux magnétique, induction magnétique, force magnétomotrice, champ magnétique)

-          unités calorifiques (température, quantité de chaleur)

-          unités optiques (luminance, flux lumineux, éclairement, vergence des systèmes optiques)

-          unités de radioactivité (activité nucléaire, quantité de rayonnement)

-          unités de transmission

dont les définitions et les tableaux sont sur les pages suivantes.