国际单位制

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国际单位制(符号:SI,来自法语Système International d'Unités),源自公制米制,旧称万国公制,是世界上最普遍采用的标准度量衡单位系统,采用十进制进位系统。是18世纪末科学家的努力,最早于法国大革命时期的1799年被法国作为度量衡单位。国际单位制是在公制基础上发展起来的单位制,于1960年第十一届国际计量大会通过,推荐各国采用,其国际縮寫SI

單位和詞頭[编辑]

国际单位制中包括基本單位導出單位及標示十的次方的詞頭

基本單位[编辑]

國際單位制基本單位是國際單位制的基礎,其他國際單位制中的單位都是由基本單位導出的單位。當麦克斯韦一開始提出單位系統時,就將三個物理量的單位列為基本單位-質量長度時間。格奥尔基後來發現需要一個電學的基本單位,理論上可以是電流電壓電阻電荷或是其他的物理量,其餘的電學單位則依物理定律而得,最後選擇了電流的單位為基本單位,後來又再加入三個基本單位。

國際單位制基本單位[1]:23[2][3]
單位
名稱
單位
符號
物理量
名稱
定義(不完整的)[n 1] 因次
符號
公尺 m 長度
  • 原始(1793年):通過巴黎的子午線,從北極到赤道距離離的1/10000000FG
  • 過渡(1960年):-86原子在真空中,2p10及5d5之間能階轉態產生電磁輻射波長1650763.73倍。
  • 現今(1983年):光在真空中於1/299792458秒內行進的距離定義為1公尺。
L
千克[n 2] kg 質量
  • 原始(1793年):在冰點時體積一立方公寸的水的質量FG
  • 現今(1889年):存放於法國巴黎國際度量衡局的「國際公斤原器」定義為1公斤。
M
s 時間
  • 原始(中古時期):一天的1/86400
  • 過渡(1956年):1900年1月1日曆書時12時計算回归年1/31556925.9747
  • 現今(1967年):133原子基態的兩個超精細能階間躍遷對應輻射的9,192,631,770個週期的持續時間定義為1秒。
T
安培 A 電流
  • 原始(1881年):是CGS電磁單位下電流單位的十分之一,CGS電磁單位的電流單位毕奥是指二條無限長、截面積可忽略、電流量相等的平行直導線,在真空中,二導線距離為一厘米,若單位長度導線的受力為2達因,則導線上的電流為1毕奥。
  • 現今(1946年):在真空中相距为1的两根无限长平行直导线,通以相等的恒定电流,当每米导线上所受作用力为2×10−7N时,各导线上的电流为1安培。
I
開爾文 K 熱力學溫度
  • 原始(1743年):攝氏溫標是將水的凝固點定為0°C,水的沸點定為100°C。
  • 過渡(1954年):水的三相點(0.01 °C)定義為273.16 °K。[n 3]
  • 現今(1967年):水的三相点绝对零度相差的1273.16定義為1开尔文。[4]
Θ
摩尔 mol 物质的量
  • 原始(1900年):一物質的克數等於分子量時的數量。ICAW
  • 現今(1967年):所含基本微粒个数与0.012公斤碳-12中所含原子个数相等的一系统物质的量定義為1莫耳。[n 4]
N
坎德拉 cd 发光强度
  • 原始(1946年): 全辐射体在凝固温度下的亮度,定義为60新烛光每平方厘米。
  • 現今(1979年):給定一個频率为 540.0154×1012 Hz 的单色辐射光源(黄绿色可见光)與一個方向,且該輻射源在该方向的輻射強度英语Radiant intensity为 1/683 W/sr,則該輻射源在該方向的發光強度為1燭光。
J
備註
  1. ^ 一些中間過渡的定義只在有明顥差異時才會列出
  2. ^ 千克的英文名稱kilogram雖然有kilo的詞頭,若只看命名,克比較像是基本單位,不過国际单位制的質量基本單位是千克,而不是克
  3. ^ 1954年時熱力學溫度的單位是開爾文度,符號°K,在1967年時改為開爾文,符號K,省略前面的°。
  4. ^ 使用摩爾時,應指明基本微粒,可以是分子原子離子電子或其他基本微粒,也可以是基本微粒的特定組合體。

上述基本單位的原始定義來自以下的機構:

其他來CGPM及CIPM的定義都列在國際單位制手冊中。

導出單位[编辑]

國際單位制導出單位是基本單位的乘幂、乘積或相除後產生的單位。[5]:103[1]:3導出單位和導出物理量有關,例如速度是由基本物理量中的長度和時間相除而來,國際單位制中,其單位是公尺每秒(m/s)。導出單位的因次可以用基本單位的組合來表示。

一贯单位(Coherent unit)是指轉換係數均為1的導出單位,也就是在轉換公式中不會出現像標準重力或是水的密度之類的常數。例如牛頓定義為使1公斤的質量產生1米每二次方秒的加速度需要的力。因為國際單位制中質量及加速度的單位分別是kg及m⋅s−2,而且Fm × a,因此力的單位(牛頓)即為兩者的乘積,也就是 kg⋅m⋅s−2。因為牛頓是一贯单位的一部份,因此其比例係數為一。

世界範圍[编辑]

国际单位制应用于世界各地。从官方角度而言,除美国缅甸利比里亚未主要采用国际单位制外,其它国家均以国际单位制作为主要的度量衡系统。这其中包括绝大多数前英制国家,例如英国加拿大澳大利亚等大英國協國家,它们均在20世纪后半叶进行了向国际单位制的转换。

航空管制方面,國際上仍使用英制為主(例如飛行高度以英尺為單位)。

華人地區[编辑]

中華民國 / 臺灣[编辑]

國際單位制在中華民國的使用依據經濟部公告的《法定度量衡單位及其使用之倍數、分數之名稱、定義及代號》[6]。但在民間,仍常用一部份非國際單位制的單位,例如市斤市尺英吋

1929年頒布,1930年1月1日實施的《中華民國度量衡法》,統一了中國傳統度量衡地域與行業標準混亂的局面,規定公製單位與市制單位均可使用。

中华人民共和国[编辑]

1959年,中华人民共和国国务院发布《关于统一我国计量制度的命令》,确定国际公制(简称“公制”,又称“米制”)是中华人民共和国基本计量制度,保留市制,市斤原定16两1斤,为折算方便,一律改为10两1斤(1市斤为500克)。1984年2月,中华人民共和国国务院发布《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》,[7]和《中华人民共和国法定计量单位使用方法》[8],规定中华人民共和国的计量单位,一律采用法定计量单位,人民生活中沿用的市制计量单位,在1990年底前,完成向法定计量单位过渡。1985年9月,《中华人民共和国计量法》颁布。其中明确规定,中华人民共和国采用国际单位制。国际单位制单位和国家选定的其他单位,为国家法定计量单位。零售业按重量计价的商品,一般标注为“人民币元/500克”;农业单位产量也改用“千克 / 公顷”。

香港[编辑]

香港致力提倡並推動香港逐步採用國際單位制。1976年制定《十進制條例》[9]規定,香港法例所採用的非十進制單位,最終須以國際單位取代。政府部門現已全面採用十進制單位。多年來,度量衡十進制委員會不斷努力,加深了市民對十進制的認識。委員會終於完成使命,並已於1998年1月解散。不过,中國舊制與英制單位仍受到一定程度的使用。

新国际单位制[编辑]

新国际单位制中,七個基礎單位(圖中有顏色的圓圈)和七個有定義值的基礎常數(圖中灰色圓圈)之間的關係

在1960年重新定義公尺後,基礎單位中只有千克是利用特定的原器(国际千克原器)來定義。但在1996至1998年重新校正原器時,發現幾個国际千克原器之間,質量出現了差異。

在2007年第23屆國際度量衡大會時,大會要求國際度量衡委員會以自然界的物理常數來定義基礎單位,不再使用特定的原器來定義基礎單位。國際度量衡委員會的單位咨詢委員會(The Consultative Committee for Units)在2010年9月於英國雷丁舉行的會議中,提出了国际单位制的修正草案[10],單位咨詢委員會原則同意此修正草案,計劃送交國際度量衡委員會,於同年10月舉行的委員會中進行討論,此草案如下:

國際度量衡委員會(CIPM)2010年的會議結論為「第23屆國際度量衡大會時所提出的條件尚未完全達成,因此不建議國際度量衡局在此時提出国际单位制的修改案」[11][12]國際度量衡委員會希望第24屆國際度量衡大會可以原則的同意新国际单位制,並且在2014年下一大會時定案[13]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Thompson, Ambler; Taylor, Barry N. The International System of Units (SI) (Special publication 330). Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. 2008 [2008-06-18]. 
  2. ^ Quantities Units and Symbols in Physical Chemistry, IUPAC
  3. ^ Page, Chester H; Vigoureux, Paul (编). The International Bureau of Weights and Measures 1875–1975: NBS Special Publication 420. Washington, D.C.: National Bureau of Standards. 20 May 1975: 238–244. 
  4. ^ 水的三相點是在0.01℃及611.73Pa出現。因此,1開爾文相等於1攝氏度。
  5. ^ Template:SIBrochure8th
  6. ^ 法定度量衡單位及其使用之倍數、分數之名稱、定義及代號
  7. ^ 中华人民共和国法定计量单位
  8. ^ 中华人民共和国法定计量单位使用方法
  9. ^ 第214章:十進制條例
  10. ^ Ian Mills. On the possible future revision of the International System of Units, the SI. CCU. 29 September 2010 [2011-01-01]. 
  11. ^ "the conditions set by the General Conference at its 23rd meeting have not yet been fully met. For this reason the CIPM does not propose a revision of the SI at the present time"
  12. ^ Towards the "new SI". 國際度量衡局(BIPM). [2011-02-20]. 
  13. ^ [http://www.bipm.org/utils/en/pdf/24_CGPM_Resolution_1.pdf Resolution 1 - On the possible future revision of the International System of Units, the SI], 24th meeting of the General Conference on Weights and Measures. Sèvres, France. 17 - 21 October 2011 [25 October 2011]. 

外部链接[编辑]

官方[编辑]

其他[编辑]