Литр

Литр
л, l (L)
Величина	объём
Система	внесистемная
Тип	производная

Литр (фр. litre, от лат. litra — мера ёмкости; русское обозначение — л; международное — L или l) — внесистемная метрическая единица измерения объёма и вместимости, равная одному кубическому дециметру (дм³). Исторически сложившаяся единица, широко используемая в бытовой, научной и промышленной практике, литр, хотя и не входит в Международную систему единиц (СИ), допущен к применению без ограничения срока наравне с единицами СИ с областью применения «все области», аналогично таким единицам, как час или сутки. Основной единицей объёма в СИ является кубический метр (м³).

Определение и современное соотношение

Современное определение литра, принятое на 12-й Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) в 1964 году, является прямым и однозначным: 1 литр равен 1 кубическому дециметру: 1 л = 1 дм³ = 0,001 м³. Это решение положило конец более раннему определению, связывавшему литр с массой воды. До 1964 года, начиная с 3-й ГКМВ 1901 года, литр определялся как объём, занимаемый 1 килограммом чистой воды при её температуре максимальной плотности (+3,98 °C) и стандартном атмосферном давлении (101 325 Па, или 760 мм рт. ст.).

Однако последующие высокоточные измерения, включая работы с Венским стандартом среднего океанической воды (VSMOW), выявили, что реальный объём, занимаемый килограммом воды при этих условиях, составляет приблизительно 1,000028 дм³. Это несоответствие, обусловленное трудностями точного воспроизведения условий измерения и самой зависимостью массы и объёма от температуры, давления и изотопного состава, привело к отказу от материального определения в пользу строгой математической привязки к метру через кубический дециметр.

История внедрения и эволюция определения

Первое упоминание литра как единицы измерения относится к периоду Великой французской революции. В 1795 году Национальный конвент Франции ввёл литр в качестве одной из новых «Республиканских единиц измерения». Первоначально эталон имел название «кадиль» (фр. cadil), и его экземпляры до сих хранятся в Музее искусств и ремёсел в Париже. Изначально литр был определён как объём одного кубического дециметра, а грамм как масса одного кубического сантиметра воды при температуре тающего льда. В 1879 году Международный комитет мер и весов (МКМВ) официально утвердил символ «l» для обозначения литра. Следующее основное изменение произошло в 1901 году, когда 3-я ГКМВ, стремясь установить независимое определение, связала литр с массой воды, что, как позднее выяснилось, внесло небольшую погрешность. Возврат к первоначальному и более точному определению состоялся в 1964 году на 12-й ГКМВ, где литр был окончательно определён как ровно 1 дм³. Вопрос обозначения был вновь поднят в 1979 году на 16-й ГКМВ, где, в целях избежания путаницы между строчной латинской «l» и цифрой «1», был официально утверждён альтернативный символ — заглавная «L». Конференция выразила намерение в будущем оставить лишь один символ, однако по состоянию на текущий момент оба обозначения (l и L) признаются международными стандартами.

Метрическая система мер была применена в России законом от 4 июня 1899 года, проект которого был разработан Дмитрием Менделеевым. Метрическая система введена в качестве обязательной декретом временного правительства от 30 апреля 1917 года. В СССР — постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года. На основе метрологической системы в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам была введена Международная система единиц СИ. В течение второй половины ХХ века большинство стран мира перешло на систему СИ. При создании метрической системы мер предполагалось построить ее только на основе эталона длины — метра, который был принят 7 апреля 1795 года. При этом литр как единица ёмкости отождествлялся с кубическим дециметром.

Происхождение названия и символа

Этимология слова «литр» прослеживается от французского «litre», которое, в свою очередь, происходит от старофранцузской единицы объёма «литрон» (litron), использовавшейся для сыпучих тел и равной примерно 0,831018 современного литра. Корни «литрона» уходят в общий греко-латинский корень «litra». В Древней Греции и её колониях, в частности на Сицилии, литрой называлась серебряная монета и соответствующая ей единица измерения массы, близкая к оболу и составлявшая примерно треть древнеримской либры (≈327,45 г). Вероятно, в процессе торговли и культурного обмена греки заимствовали это название у местного населения, использовавшего меру «libra».

Параллельно существовала и мера объёма для масла, также называвшаяся либрой и измерявшаяся с помощью специального рога с метками. У греков аналогичный сосуд для измерения объёма, известный как «котила», также иногда именовался «литрой». Что касается символа, то наряду с официальными «l» и «L», в XX веке в некоторых странах, таких как ЮАР и Канада, был популярен специальный типографский знак «ℓ» (script small l). Его использование, однако, противоречит современным международным рекомендациям, согласно которым символы единиц должны печататься прямым шрифтом. В Японии и Корее символ «ℓ» и производные от него (например, ㎖ для миллилитра) получили широкое распространение. Интересный исторический казус связан с попыткой обосновать использование заглавной «L» через несуществующую мифическую персону — Клода Эмиля Жана-Батиста Литра — чтобы формально подвести обозначение под правило написания единиц, производных от фамилий, с заглавной буквы. Эта мистификация была раскрыта, но оба символа продолжают сосуществовать.

Кратные и дольные единицы

В практическом применении литр служит основой для образования кратных и дольных единиц, что делает его исключительно удобным для измерений в самых разных масштабах. Среди кратных производных наиболее употребительными являются декалитр (дал, 10 л) и гектолитр (гл, 100 л). Декалитр, в частности, широко используется в пищевой промышленности и логистике напитков, поскольку стандартный ящик, содержащий 20 полулитровых бутылок, имеет общий объём ровно 1 декалитр. Более крупные кратные единицы, такие как килолитр (кл, 1000 л), применяются редко.

Широкий спектр дольных единиц находит применение в науке, медицине и технике. Наиболее распространённой является миллилитр (мл, 10⁻³ л), который тождественен одному кубическому сантиметру (см³) и в бытовом и медицинском обиходе часто называется «кубиком». Более мелкие единицы включают микролитр (мкл, 10⁻⁶ л), нанолитр (нл, 10⁻⁹ л) и пиколитр (пл, 10⁻¹² л). Эти единицы незаменимы в таких областях, как аналитическая химия, микробиология, фармакология и молекулярная биология для дозирования малых объёмов жидкостей, и в технике, например, для обозначения объёма капли в струйных принтерах, который составляет порядка 1-5 пиколитров. В некоторых странах, например во Франции, для измерения объёмов напитков иногда используется сантилитр (сл, cl).

Практическое использование и применение

Удобство литра как единицы, соизмеримой с бытовыми и многими технологическими процессами, обусловило его повсеместное распространение в тех сферах, где использование кубического метра (м³) или кубического сантиметра (см³) было бы неудобно из-за их масштаба. Традиционно в литрах и его производных указываются технические характеристики многих объектов. В автомобильной промышленности в литрах измеряют рабочий объём двигателей внутреннего сгорания, объём топливных баков и багажных отделений. В бытовой технике — полезный объём холодильников, микроволновых печей и стиральных машин. Ёмкости рюкзаков, вёдер, контейнеров и другой тары также часто указываются в литрах.

В науке и технике литр и его производные являются основой для формирования ряда производных единиц измерения. Для выражения плотности и концентрации веществ используются единицы грамм на литр (г/л), килограмм на литр (кг/л), миллиграмм на литр (мг/л), а также моль на литр (моль/л) для выражения молярной концентрации. Для измерения объёмного расхода жидкостей и газов применяются литр в секунду (л/с), литр в минуту (л/мин) и литр в час (л/ч). В специальных областях используются такие единицы, как литр-атмосфера (л·атм) — внесистемная единица измерения энергии и работы, равная работе, совершаемой при изменении объёма на 1 литр против постоянного давления в 1 атмосферу; беккерель на литр (Бк/л) для измерения объёмной радиоактивности; обратный литр (л⁻¹) для измерения объёмной концентрации частиц; а также литровая мощность (кВт/л) — показатель эффективности двигателей внутреннего сгорания, определяемый как отношение мощности к рабочему объёму.