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國(guó)際單位制
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國(guó)際單位制(法語(yǔ):Le Système International d'Unités,符號(hào):SI)是由國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)批準(zhǔn)采用的基于國(guó)際量制的單位制,包括單位名稱和符號(hào)、詞頭名稱和符號(hào)及其使用規(guī)則。國(guó)際單位制源自公制或米制,舊稱“萬(wàn)國(guó)公制”,是現(xiàn)時(shí)世界上最普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)度量衡單位系統(tǒng),采用十進(jìn)制進(jìn)位系統(tǒng)。

國(guó)際單位制以七個(gè)基本單位為基礎(chǔ),由此建立起一系列相互換算關(guān)系明確的“一致單位”。另有24個(gè)基于十進(jìn)制的詞頭(前綴),當(dāng)加在單位名稱或單位符號(hào)前的時(shí)候,可用于表達(dá)該單位的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。

國(guó)際單位制源于法國(guó)大革命期間所采用的十進(jìn)制單位系統(tǒng)──公制;現(xiàn)行制度從1948年開(kāi)始建立,于1960年正式公布。它的基礎(chǔ)是米-千克秒制(MKS),而非任何形式的厘米-克-秒制(CGS)。2019年之前,普朗克常數(shù)、基本電荷常數(shù)、玻爾茲曼常數(shù)、阿伏加德羅常數(shù)并不是先驗(yàn)定義的,而是精確測(cè)量的量。2019年,基于這些測(cè)量結(jié)果,國(guó)際科學(xué)理事會(huì)數(shù)據(jù)委員會(huì)(Committee on 數(shù)據(jù) of the International Science Council,CODATA)建議了上述常數(shù)的最終固定值,用于國(guó)際單位制,以確保與之前基本單位定義的連續(xù)性。

歷史

早期發(fā)展

在大部分早期文明中,出于經(jīng)濟(jì)的需要,例如要定量測(cè)量土地面積、食物、水和材料的多少,并確定可靠的時(shí)間標(biāo)度和歷法,這就開(kāi)始進(jìn)入了計(jì)數(shù)和表示數(shù)目的制度。

在十七世紀(jì)和十八世紀(jì)期間,各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)階層以及科學(xué)家們都越來(lái)越受到各種單位與計(jì)量制度的雜亂和無(wú)規(guī)律的擾亂。在1742年,一個(gè)科學(xué)家小組仔細(xì)比較了所謂“巴黎度量單位”和英國(guó)當(dāng)時(shí)所用的那些單位。結(jié)果發(fā)現(xiàn)法國(guó)的“Pied”和“l(fā)ivre”分別比英國(guó)的“英尺”和“磅”大百分之六和百分之八。科學(xué)家們開(kāi)始尋找一個(gè)適用的不分國(guó)際的通用單位,以便以它為基礎(chǔ)得到一種在所有國(guó)家都相同的計(jì)量制度。

對(duì)于長(zhǎng)度的基本單位的選擇,有兩種完全不同的建議。第一個(gè)建議是秒擺的長(zhǎng)度,由法國(guó)天文學(xué)家加布里埃爾·木桐(Gabriel Mouton)于1670年和克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huyghens)于1673年提出的,并且受到了倫敦皇家自然知識(shí)促進(jìn)學(xué)會(huì)的支持。另一個(gè)是與經(jīng)線的一個(gè)弧度的長(zhǎng)度相聯(lián)系的一種基礎(chǔ)長(zhǎng)度。在法國(guó),夏爾·塔列朗(Talleyrand)于1790年就此問(wèn)題向國(guó)民議會(huì)提出正式建議,采用秒擺的長(zhǎng)度。但是法國(guó)科學(xué)院拒絕接受這一建議,其理由是眾所周知的,即秒擺的長(zhǎng)度依賴于重力加速度,并因此隨在地球上各地方不同而不同。科學(xué)院贊成另一提議,在它的推薦下,國(guó)民代表大會(huì)于1791年采納了只基于一個(gè)長(zhǎng)度基本單位“米”的計(jì)量制度的原理。“米”被定義為等于地球子午線的1/4長(zhǎng)度的一千萬(wàn)分之一。面積和體積的單位分別是平方米和立方米的十進(jìn)倍數(shù)單位與分?jǐn)?shù)單位。而重量(或質(zhì)量)的單位是一立方分米的水在密度最大時(shí)溫度(4°C)下的重量(或質(zhì)量)。

這種制度必須完全是十進(jìn)的,利用milli(1/1 000),centi(1/100)、deci(1/10)和deca(10)、hecto(100)和kilo(1000)加在單位名稱之前,而指示出分?jǐn)?shù)單位和倍數(shù)單位。由于這種制度完全以米為基礎(chǔ),因此得名為“公制”。

法國(guó)人開(kāi)創(chuàng)了米制之后,米制即開(kāi)始向全世界普及。早在1820年,米制就由歐洲幾個(gè)低地國(guó)家(荷蘭比利時(shí)盧森堡)所采用。接著是西班牙哥倫比亞墨西哥葡萄牙意大利以及很多其它國(guó)家相繼采用。在1864年,英國(guó)允許米制單位同英制單位并用。過(guò)幾年,德國(guó)采用了米制。

米制公約

1867年巴黎世界博覽會(huì)期間,在世界工業(yè)巨大發(fā)展的強(qiáng)烈影響下,一批科學(xué)家創(chuàng)建了度量衡和貨幣委員會(huì),以建立這方面的世界統(tǒng)一為其專門任務(wù)。在這一良好開(kāi)端之后,法國(guó)政府于1869年邀請(qǐng)了很多國(guó)家派代表到巴黎召開(kāi)“國(guó)際米制委員會(huì)”。一共有24個(gè)國(guó)家派了代表,會(huì)議于1872年8月召開(kāi)。大多數(shù)到會(huì)者認(rèn)為,新原器應(yīng)該參考“巴黎檔案局”所保存的米和千克,而所制造的各種復(fù)制品應(yīng)分發(fā)給與會(huì)的各個(gè)國(guó)家。

遺憾的是,這項(xiàng)工作因法俄之戰(zhàn)而中斷;但在1872年,由代表30個(gè)國(guó)家的代表所組成的同一個(gè)委員會(huì)再次開(kāi)會(huì),并再次肯定了上次關(guān)于制造米和千克新原器并提供大量復(fù)制品的決議。所有這些原器全部用唯一的一種含10%的熔融鉑鉞合金制造。米基準(zhǔn)應(yīng)為X形的線紋基準(zhǔn)。新原器的值應(yīng)以“檔案局”米和千克為基準(zhǔn)。

1875年3月1日,法國(guó)政府召集了“公制外交會(huì)議”,20個(gè)國(guó)家派出了政府代表與科學(xué)家,并授權(quán)他們代表其政府簽字。這些代表批準(zhǔn)了委員會(huì)的建議,最后于1875年5月20日正式簽署了“米制公約”。

新成立的“國(guó)際計(jì)量委員會(huì)”集中全力準(zhǔn)備米和千克原器和各種復(fù)制品的制造工作。在1899年第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上,將國(guó)家原器分發(fā)下去,并對(duì)米和千克的這兩個(gè)原器給予批準(zhǔn);這在后來(lái)都被認(rèn)為是米制的基礎(chǔ)。原器決定保存在國(guó)際計(jì)量局,國(guó)際計(jì)量局將成為以后國(guó)際比對(duì)的中心研究所,而且將成為傳播公制的國(guó)際中心。

CGS系統(tǒng)

厘米-克-秒單位制(centimetre–gram–second system of units,CGS),最初是1832年德國(guó)數(shù)學(xué)家卡爾·弗里德里希·高斯(Carl Friedrich Gauss)提出的一個(gè)建議,即基于長(zhǎng)度,質(zhì)量和時(shí)間三個(gè)基本單位的絕對(duì)單位系統(tǒng)。1873年,英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)的一個(gè)委員會(huì),包括物理學(xué)家詹姆斯·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)和威廉·約瑟夫·湯姆遜(William Thomson),建議普遍采用厘米、克和秒作為基本單位,并使用前綴“CGS單位-”來(lái)表示這些基本單位的所有派生電磁單位。1874年,英國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)(BAAS)引入了CGS系統(tǒng)。CGS系統(tǒng)在20世紀(jì)得到了廣泛的應(yīng)用。

CGS系統(tǒng)是公制的一種變體,它以厘米為長(zhǎng)度單位,克為質(zhì)量單位,秒為時(shí)間單位。所有CGS力學(xué)單位都明確地由這三個(gè)基本單位衍生而來(lái),CGS系統(tǒng)有幾種不同的擴(kuò)展方式,以涵蓋電磁學(xué)

MKS系統(tǒng)

19世紀(jì)中葉,科學(xué)家們要求定義一個(gè)相干單位制。相干單位制是指所有單位都直接來(lái)自一組基本單位,而不需要任何轉(zhuǎn)換因子的單位制。1875年《米制公約》之后,開(kāi)始了以千克和米為原型的國(guó)際單位制制定工作,并于1889年由國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)正式批準(zhǔn),從而正式確定了以千克和米作為基本單位的MKS系統(tǒng)。

1901年,喬瓦尼·喬治(Giovanni Giorgi)向意大利電子技術(shù)協(xié)會(huì)(AEI)提議MKS系統(tǒng),擴(kuò)展了第四個(gè)單元,例如伏特、歐姆或安培,該單元取自電磁學(xué)的實(shí)用際單位,用于創(chuàng)建相干單位制。該單位制得到了電氣工程師喬治·坎貝爾(George A. Campbell)的大力推廣。1921年,公約適用范圍擴(kuò)大至所有物理量,包括最早于1893年定義的各種電單位。MKS系統(tǒng)在20世紀(jì)得到了廣泛的應(yīng)用,主要用于商業(yè)和工程等實(shí)際領(lǐng)域。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于1935年采納了喬瓦尼·喬治的提議,將其納入MKS系統(tǒng),但沒(méi)有具體說(shuō)明哪個(gè)電磁單位將是第四個(gè)基本單位。1939年,電力咨詢委員會(huì)(CCE)建議采納喬瓦尼·喬治的提議,使用安培作為第四個(gè)基本單位。隨后在1954年獲得了CGPM的批準(zhǔn)。以安培作為第四個(gè)基本單元的MKS系統(tǒng),稱為MKSA系統(tǒng)。該系統(tǒng)在1960年通過(guò)添加開(kāi)爾文和坎德拉作為基本單位進(jìn)行了擴(kuò)展,從而形成了國(guó)際單位制。1971年,摩爾被添加為第七基本單位。

國(guó)際物理量系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,一些新的測(cè)量單位不斷出現(xiàn),形成了適用于各個(gè)領(lǐng)域的單位制。例如,厘米·克·秒制、米·千克秒制、絕對(duì)靜電單位制、絕對(duì)電磁單位制和高斯單位制等。這些單位制之間往往不能交叉使用,以至出現(xiàn)了一個(gè)物理量存在多個(gè)單位的局面,例如,壓力就有千克力每平方米、達(dá)因每平方米、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、毫米汞柱和巴等。為了進(jìn)一步統(tǒng)一計(jì)量制度,1948年召開(kāi)的第九屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)要求國(guó)際計(jì)量委員會(huì)創(chuàng)立一種簡(jiǎn)單、科學(xué)、通用的實(shí)用單位制。1954年第十屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用米、千克、秒、安培開(kāi)爾文和坎德拉作為基本單位。

SI的誕生

1960年第十一屆計(jì)量大會(huì)決定將以上6個(gè)單位為基本單位的實(shí)用計(jì)量單位制命名為“國(guó)際單位制”,并規(guī)定其國(guó)際符號(hào)為“SI”,取自法文Le Systeme International d'Unites的字頭。1971年第十四屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定將物質(zhì)的量的單位摩爾增加為基本單位。目前國(guó)際單位制共有7個(gè)基本單位。

歷史定義

自從1960年重新定義米之后,千克便一直是唯一一個(gè)依賴某件人造物體來(lái)定義的國(guó)際單位制基本單位:全球各地的千克標(biāo)準(zhǔn)都須定期與位于法國(guó)塞夫爾的國(guó)際千克原器進(jìn)行比較。

2007年第23屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)建議國(guó)際計(jì)量委員會(huì)進(jìn)一步研究,如何通過(guò)固定物理常數(shù)的數(shù)值來(lái)定義基本單位,從而代替現(xiàn)用的國(guó)際千克原器,并使國(guó)際單位制的宗旨從“單位之定義”轉(zhuǎn)移至“物理常數(shù)之定義”。

2010年,單位顧問(wèn)委員會(huì)在英國(guó)召開(kāi)的會(huì)議通過(guò)了《國(guó)際單位制手冊(cè)》的修訂草案,同年呈交至國(guó)際計(jì)量委員會(huì)。此項(xiàng)草案建議:

2010年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)會(huì)議審閱了確立各物理常數(shù)固定數(shù)值的進(jìn)度,但認(rèn)為“第23屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)所設(shè)下的條件仍未完全滿足,因此本會(huì)目前不建議修訂國(guó)際單位制。”

在2011年第24屆大會(huì)上,國(guó)際計(jì)量委員會(huì)從原則上贊成對(duì)定義進(jìn)行必要的修訂,并重申修訂前必須達(dá)到的各項(xiàng)條件。2014年第25屆大會(huì)召開(kāi)時(shí),第23屆大會(huì)所設(shè)下的條件仍未滿足,因此大會(huì)再次建議在確立物理常數(shù)固定值方面做進(jìn)一步工作。

2018年11月16日,國(guó)際單位制重新定義的提案在第26屆大會(huì)上通過(guò)采納。新定義將于2019年5月開(kāi)始生效。科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會(huì)基本常數(shù)任務(wù)組已宣布將于該次大會(huì)上公布的數(shù)值的提交限期。

2019年重新定義

2018年,第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)(CGPM)全票通過(guò)關(guān)于“修訂國(guó)際單位制(SI)”的1號(hào)決議,《國(guó)際單位制(第9版)》應(yīng)運(yùn)而生。

根據(jù)2018年11月第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的決議,米的定義不變,但進(jìn)行了新的表述:國(guó)際單位制中的長(zhǎng)度單位,符號(hào)m。當(dāng)真空中光速c以單位m·s-1表示時(shí),將其固定數(shù)值取為299792458來(lái)定義米,其中秒用銫頻率定義。也就是說(shuō),米是由真空中光速c的固定數(shù)值299792458m·s-1來(lái)定義:

m=(c/299792458)s

此定義表示1米等于光在真空中行進(jìn)(1/299792458)s時(shí)間的路徑長(zhǎng)度。

根據(jù)2018年11月第二十六屆CCPM通過(guò)的決議,千克的最新定義是:國(guó)際單位制中的質(zhì)量單位,符號(hào)kg。當(dāng)普朗克常數(shù)h以單位J·s,即kg·m2·s-1表示時(shí),將其固定數(shù)值取為6.62607015×10-34來(lái)定義千克,其中米和秒用光速c和銫頻率定義。

也就是說(shuō),取普朗克常數(shù)的固定數(shù)值h=6.62607015×10-34,普朗克常數(shù)的單位等效于kg·m2·s-1,把這個(gè)關(guān)系反過(guò)來(lái),就得到了千克的精確表達(dá)式:

千克原來(lái)的定義確定了國(guó)際千克原器的質(zhì)量值m恰好等于1千克,普朗克常數(shù)h的值必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定,而目前的新定義準(zhǔn)確地確定了h的數(shù)值,原來(lái)的國(guó)際千克原器的質(zhì)量則需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。

根據(jù)2018年11月第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的決議,秒的定義不變,但進(jìn)行了新的表述:國(guó)際單位制中的時(shí)間單位,符號(hào)s。當(dāng)絕頻率,也就是絕-133原子不受干擾的基態(tài)超精細(xì)躍遷頻率以單位Hz即s-1表示時(shí),將其固定數(shù)值取為9192631770來(lái)定義秒。

也就是說(shuō),秒的最新表述是由絕–133原子不受干擾的基態(tài)超精細(xì)躍遷頻率=9192631770Hz的固定值來(lái)定義:

此定義表示1秒等于9192631770個(gè)輻射周期的持續(xù)時(shí)間,對(duì)應(yīng)于絕-133原子不受干擾的基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間的躍遷。

根據(jù)2018年11月第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的決議,安培的最新定義是:國(guó)際單位制中的電流單位,符號(hào)A。當(dāng)基本電荷e以單位C,即A·s表示時(shí),將其固定數(shù)值取為1.602176634×10-19來(lái)定義安培,其中秒用銫頻率定義。

也就是說(shuō),安培是由固定數(shù)值元電荷的量e=1.602176634×10-19A·s來(lái)定義:

這個(gè)定義表示1安培是對(duì)應(yīng)于每秒流過(guò)1/(1.602176634×10-19)基本電荷的電流。

根據(jù)2018年11月第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的決議,開(kāi)爾文的最新定義是:國(guó)際單位制中的熱力學(xué)溫度單位,符號(hào)K。當(dāng)玻耳茲曼常數(shù)k以單位J·K-1即 kg·m2.s-2·K-1表示時(shí),將其固定數(shù)值取為1.380649×10-23來(lái)定義開(kāi)爾文,其中千克、米和秒分別用普朗克常數(shù)h、光速c和銫頻率定義。

也就是說(shuō),開(kāi)爾文是由玻爾茲曼常數(shù)k的固定數(shù)值1.380649×10-23 J·K-1來(lái)定義:

根據(jù)2018年11月第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的決議,摩爾的最新定義是:國(guó)際單位制中的物質(zhì)的量的單位,符號(hào)mol。1mol精確包含6.02214076×1023個(gè)基本單元,該數(shù)稱為阿伏加德羅數(shù),為以單位mol-1表示的阿伏加德羅常數(shù)NA的固定數(shù)值。

也就是說(shuō),摩爾是由阿伏伽德羅常數(shù)NA的固定數(shù)值6.02214076×1023來(lái)定義:

此定義表示,1摩爾正好含有6.02214076x1023個(gè)基本單元。

決議還特別說(shuō)明:一個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)的量,符號(hào)n,是該系統(tǒng)包含的特定基本單元數(shù)的量度。基本單元可以是原子、分子、離子、電子及其他任意粒子或粒子的特定組合。

根據(jù)2018年11月第二十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的決議,坎德拉的定義不變,但進(jìn)行了新的表述:國(guó)際單位制中的沿指定方向發(fā)光強(qiáng)度單位,符號(hào)cd。當(dāng)頻率為540×1012Hz的單色輻射的光視效能Kcd以單位lm·W-1,即cd·sr·W-1或cd·sr·kg-1·m-2·s3表示時(shí),將其固定數(shù)值取為683來(lái)定義坎德拉,其中千克、米、秒分別用普朗克常數(shù)h、光速c和銫頻率定義。

也就是說(shuō),坎德拉是由頻率為=540x1012Hz的單色輻射光視效能的固定數(shù)值的確切關(guān)系來(lái)定義:

此定義表示1坎德拉是指在指定方向上,發(fā)射頻率為540×1012Hz的單色輻射源的發(fā)光強(qiáng)度,并且在該方向上的輻射強(qiáng)度為(1/683)W·sr-1。

國(guó)際單位制的構(gòu)成

國(guó)際單位制是由SI基本單位、SI導(dǎo)出單位和SI單位的倍數(shù)單位及分?jǐn)?shù)單位組成。SI導(dǎo)出單位又分為具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位(包括輔助單位)以及各種組合形式的SI導(dǎo)出單位。

在實(shí)際應(yīng)用中,基本單位、導(dǎo)出單位以及它們的倍數(shù)單位和分?jǐn)?shù)單位可以單獨(dú)、交叉或組合使用,從而構(gòu)成了可以覆蓋整個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的測(cè)量單位體系。

在應(yīng)用單位時(shí)需要注意:?jiǎn)挝环?hào)除來(lái)源于人名的單位符號(hào)的首字母要大寫外,其余均為小寫字母(升的符號(hào)L例外);不應(yīng)在組合單位中同時(shí)使用單位符號(hào)和中文符號(hào),如速度單位不能寫成km/小時(shí);單位符號(hào)必須是正體。

SI基本單位

國(guó)際單位制選擇了彼此獨(dú)立的7個(gè)量作為基本量,即長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、電流、熱力學(xué)溫度、發(fā)光強(qiáng)度和物質(zhì)的量。對(duì)每一個(gè)量分別定義了一個(gè)單位,稱為基本單位,SI基本單位見(jiàn)表2-3。其中,圓括號(hào)()中的名稱或符號(hào)是它前面的名稱或符號(hào)的同義詞。方括號(hào)[]中的字在不致引起混淆、誤解的情況下可省略。去掉方括號(hào)中的字即為其名稱的簡(jiǎn)稱。

SI導(dǎo)出單位

SI導(dǎo)出單位是按一貫性原則,由SI基本單位通過(guò)函數(shù)關(guān)系表示的單位。SI導(dǎo)出單位由兩部分組成:一部分是包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位;另一部分是組合形式的SI導(dǎo)出單位。

(1)具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位

包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位共有22個(gè)。由于SI導(dǎo)出單位中有的量的單位名稱太長(zhǎng),讀寫都不方便,所以國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定對(duì)常用的19個(gè)SI導(dǎo)出單位給予專門名稱,這樣讀寫都很方便。這些專門名稱大多數(shù)是以科學(xué)家名字命名的。

1984年我國(guó)公布法定計(jì)量單位時(shí),將平面角弧度(rad)和立體角球面度(sr)稱為SI輔助單位。1990年國(guó)際計(jì)量委員會(huì)規(guī)定它們是具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位的一部分。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3100—1993《國(guó)際單位制及其應(yīng)用》也已將平面角弧度和立體角球面度列入了具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位。

(2)組合形式的SI導(dǎo)出單位

除上述由SI基本單位組合成具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位外,還有用SI基本單位通過(guò)函數(shù)關(guān)系構(gòu)成的,或者SI基本單位和具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位的組合通過(guò)函數(shù)關(guān)系構(gòu)成的,但沒(méi)有專門名稱的SI導(dǎo)出單位。如加速度單位m·s-2、面積單位m2、力矩單位N·m、表面張力單位N·m-1等。

SI單位的倍數(shù)單位

SI單位的倍數(shù)單位是指由SI詞頭加在SI基本單位或SI導(dǎo)出單位的前面所構(gòu)成的單位,如千米(km)、吉赫(GHz)、毫伏(mV)、納米(nm)等。但千克(kg)除外。

SI詞頭一共有20個(gè),從10-24~1024,其中4個(gè)是十進(jìn)位的,即百(102)、十(101)、分(10-1)和厘(10-2),其他16個(gè)詞頭都是千進(jìn)位的。

2022年11月19日,據(jù)美國(guó)國(guó)家公共廣播電臺(tái)電臺(tái)報(bào)道,新增的4個(gè)詞頭分別是ronna、quetta、ronto和quecto。2023年5月20日,全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局共同發(fā)布了四個(gè)國(guó)際單位制新詞頭中文名稱:容[那]、柔[托]、昆[它]、虧[科托]。

SI認(rèn)可使用的非SI單位

制外單位是不屬于給定單位制的測(cè)量單位。從理論上講,國(guó)際單位制已經(jīng)覆蓋了科學(xué)技術(shù)的所有領(lǐng)域,可以取代其他所有的單位制。但在實(shí)際應(yīng)用中,由于歷史原因或在某些領(lǐng)域的重要作用,一些國(guó)際單位制以外的單位還在繼續(xù)使用。因此,國(guó)際計(jì)量大會(huì)在公布國(guó)際單位制的同時(shí),還確定了一些允許與SI并用的單位和暫時(shí)保留的非SI單位。

(1)與SI并用的單位

時(shí)間單位日(d)、時(shí)(h)、分(min)、平面角單位度(°)、[角]分(')、[角]秒(")、體積單位升(L,l)、質(zhì)量單位噸(t)等屬于應(yīng)用范圍很廣泛的單位。質(zhì)量單位的原子質(zhì)量單位(u)、能的單位電子伏(eV)等則屬于在某些領(lǐng)域中具有重要作用的單位。

(2)與SI暫時(shí)并用的單位

考慮到一些國(guó)家以及某些領(lǐng)域內(nèi)測(cè)量單位使用的現(xiàn)狀,國(guó)際計(jì)量委員會(huì)提出了一些可以暫時(shí)并用的非SI單位。這些單位是考慮歷史和習(xí)慣的原因而保留的,今后應(yīng)逐漸減少它們的使用,直至完全不用。

國(guó)際單位制手冊(cè)

國(guó)際計(jì)量委員會(huì)(CIPM)的單位咨詢委員會(huì) (CCU),負(fù)責(zé)“與國(guó)際單位制 (SI) 的發(fā)展有關(guān)的事項(xiàng),編制 SI 手冊(cè),并就有關(guān)計(jì)量單位的事項(xiàng)向 CIPM 提供建議。

所有關(guān)于單位的決定和建議都收集在一本名為《國(guó)際單位制》(SI)的小冊(cè)子中,,該小冊(cè)子由BIPM以法語(yǔ)和英語(yǔ)出版,并定期更新。SI 手冊(cè)中使用的術(shù)語(yǔ)“數(shù)量”“單位”“尺寸”等定義是國(guó)際計(jì)量詞匯中給出的定義。該手冊(cè)為當(dāng)?shù)刈兓粝铝艘恍┯嗟兀貏e是關(guān)于不同語(yǔ)言的單位名稱和術(shù)語(yǔ)。

規(guī)則

數(shù)字、數(shù)量、單位和符號(hào)的書(shū)寫原則構(gòu)成了國(guó)際單位制的“語(yǔ)法”。標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)來(lái)自國(guó)際計(jì)量局,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 80000-1:2009以及法國(guó)AFNOR文件手冊(cè)FD X 02-003(2013年5月)。

英文

單位只能按名稱或符號(hào)指定。不要混淆符號(hào)和單位名稱。例如可以寫“牛頓每公斤”或“N/kg”,但從不寫“牛頓每kg”“牛頓/kg”“牛頓/千克”。禁止使用“dry”表示秒(s)、“mn”表示分鐘(min)或“cc”表示立方厘米(cm3)等縮寫。

如果單位名稱來(lái)自專有名詞,單位符號(hào)以大寫字母開(kāi)頭,否則以小寫字母開(kāi)頭,例如帕斯卡(Pa)和秒(s)的符號(hào)。此規(guī)則的唯一例外是升的符號(hào),它可以寫成“l(fā)”或“L”,以避免與數(shù)字1或i的大寫字母(I)混淆,具體取決于使用的字體。單位符號(hào)始終以羅馬字符書(shū)寫,無(wú)論它們出現(xiàn)的文本字體如何:它們不是斜體;它們?cè)谡Z(yǔ)法上是不變的,后面沒(méi)有句號(hào)(除非印刷需要,例如在句子的末尾)。

按照慣例,所有單位(始終位于值的右側(cè))都用不可分割的空格與值分開(kāi)(例如:30?cm),但六十進(jìn)制角度單位的符號(hào)(例如:40°16′25′′)和酒精度數(shù)(例如:酒精度數(shù)為90°)除外。

另一方面,單位的全名是一個(gè)普通名詞:即使單位來(lái)源于專有名稱,單位名稱的第一個(gè)字母也始終是小寫的(與其符號(hào)相反);在全稱中,單位名稱是復(fù)數(shù)形式。

與開(kāi)爾文的情況不同,攝氏度(°C)的名稱是復(fù)合的,符號(hào)°C由“°”和“C”組成,這兩個(gè)符號(hào)是不可分割的。

除法和乘法的符號(hào)適用于派生單位的符號(hào)。例如,我們可以寫出米每秒m?s-1或m/s的符號(hào),以及千瓦時(shí)kWh或kW?h的符號(hào)。當(dāng)兩個(gè)單位相乘時(shí),在符號(hào)之間使用[?]或使用空格,以區(qū)分某些前綴和單位符號(hào)。就除法而言,任何具有負(fù)指數(shù)的東西都在正斜杠或單詞“每”之后表示:因此,速度的SI單位是米每秒(m/s),形式“米秒”不正確(它將表示距離乘以持續(xù)時(shí)間)。為避免歧義符號(hào),單位符號(hào)中不得使用超過(guò)一個(gè)斜杠,如A/m/s,對(duì)應(yīng)于每米每秒的安培應(yīng)寫為A?m-1?s-1,如A/(m/s),對(duì)應(yīng)于每米安培秒應(yīng)寫為A?s?m-1或A?s/m。因此,導(dǎo)熱系數(shù)用瓦特米/平方米開(kāi)爾文W?m/(m2?K)或瓦特/米開(kāi)爾文W/(m?K)表示。

對(duì)于單位的乘積,派生單位的名稱與連字符或空格一起使用。因此,帶有符號(hào)kWh的單位的正確拼寫是“kilowatt-hour"和"kilowatt hour”。在這兩種情況下,每個(gè)單位名稱都是復(fù)數(shù)形式:kilowatt-hours或kilowatts hours。在沒(méi)有連字符或空格的情況下,只有第二個(gè)單位名詞采用復(fù)數(shù)標(biāo)記:watts,voltamperes。當(dāng)同一單位在產(chǎn)品中多次輸入時(shí),可以酌情在其名稱后面加上形容詞“square”“cube”或“double angle”,或者用表達(dá)“squared”“cubed”或“to the power of n”來(lái)表示:

平方米,符號(hào)m2;復(fù)數(shù):square meters;

立方米,符號(hào)m3;復(fù)數(shù):CUBIC meters;

米/平方秒,符號(hào)m/s2?;

秒的負(fù)1次冪,符號(hào)s?1。

不允許在單位符號(hào)中添加與所考慮的量或測(cè)量環(huán)境的特定性質(zhì)相關(guān)的信息:應(yīng)為Ueff=500 V,而不是U=500 Veff。同樣,不應(yīng)使用術(shù)語(yǔ)“線性米”,因?yàn)樾稳菰~“線性”不會(huì)為單位添加任何附加概念。

為了形成多個(gè)和多個(gè)子單位的名稱,國(guó)際系統(tǒng)中的前綴只需放置在單位的左側(cè)(沒(méi)有空格或連字符),同樣沒(méi)有混合符號(hào)(數(shù)學(xué)實(shí)體)和單位和前綴的名稱:公里(或公里)、毫秒(或毫秒)。不能將多個(gè)前綴附加到一個(gè)單位(例如納米,而不是毫米微米)。因此,即使十進(jìn)制(daN)是一個(gè)正確的單位(大致表示舊的千克力),千十牛頓(kdan,表示噸力)則是錯(cuò)誤的。同樣,百帕(hPa)是派生單位帕斯卡的正確倍數(shù),但千百帕(khPa,大致相當(dāng)于一個(gè)大氣壓)則是錯(cuò)誤的。

需要注意的是,就千克而言,由于歷史原因,其名稱中帶有前綴“千”的基本單位,倍數(shù)和子倍數(shù)保持在克上。

使用SI制時(shí)的詞冠使用規(guī)則

此外,在使用SI制時(shí),要注意詞冠的使用方法,使用時(shí)應(yīng)遵守下列規(guī)則:

(1)詞冠代號(hào)用正體,詞冠代號(hào)和單位代號(hào)之間不留間隔,如1 km、1 Mm、1 mm等。

(2)如帶詞冠的單位代號(hào)上有指數(shù)則表明倍數(shù)單位或分?jǐn)?shù)單位的系數(shù)值,可由詞冠自乘而得。例如,1cm3=1c3m3=1×(10-2)3m3=10-6m3。

(3)不允許用兩個(gè)以上SI詞冠并列而成的組合詞冠,如106 g,可用1 Mg,不許用1 kkg。

(4)選用SI制的倍數(shù)單位和分?jǐn)?shù)單位,一般應(yīng)使量的數(shù)值處于0.1~1000范圍內(nèi),如12000 m可寫成12 km;0.00394 m可寫成3.94 mm;11401 Pa可寫成11.401 kPa;1.2×104 N可寫成12 kN。

導(dǎo)出單位的書(shū)寫格式規(guī)則

(1)兩個(gè)以上單位的乘積用圓點(diǎn)作為乘號(hào),當(dāng)不致與其他單位代號(hào)混淆時(shí),圓點(diǎn)可以省略,如N·m可以寫成Nm但不能寫成mN,因后者會(huì)誤認(rèn)為毫牛。

(2)當(dāng)導(dǎo)出單位系由一個(gè)單位被另一個(gè)單位除所構(gòu)成時(shí),可以用斜線、負(fù)數(shù)冪或水平線表示。如m/s、m·s-1或。

(3)除加括弧外,一個(gè)導(dǎo)出單位在同一行內(nèi)只能用一條斜線。在復(fù)雜的情況下應(yīng)該用負(fù)冪或括號(hào),如kg/m·s2或m-1·kg·s-2,不應(yīng)寫成kg/m/s2。

中文

中文中的國(guó)際單位制單位名稱及詞頭都以漢字書(shū)寫,而單位符號(hào)則用國(guó)際通用的拉丁或希臘字母書(shū)寫,國(guó)際單位制單位及詞頭的譯名由《中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位》所規(guī)定。

19世紀(jì)中國(guó)在引進(jìn)度量衡單位時(shí),沿襲日語(yǔ),創(chuàng)造出一系列多音節(jié)漢字(計(jì)量用漢字),如“”(讀千瓦)、“”(讀厘米)、“”(讀加侖)等等。但現(xiàn)在皆改用單音節(jié)漢字。

適用范圍

國(guó)際單位制是應(yīng)用于包括幾何學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)化學(xué)、原子物理學(xué)等各種理論科學(xué)與技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域中的計(jì)量單位,因而它適用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、文化教育等各個(gè)領(lǐng)域。

國(guó)際計(jì)量局目前有64個(gè)成員國(guó)和36個(gè)聯(lián)系國(guó)和經(jīng)濟(jì)體,包括中國(guó)、美國(guó)英國(guó)法國(guó)德國(guó)等。

相關(guān)單位

參考資料 >

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