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國際單位制

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國際單位制(符號:SI,來自法語Système International d'Unités),源自公制米制,舊稱萬國公制,是世界上最普遍採用的標準度量衡單位系統,採用十進制進位系統。是18世紀末科學家的努力,最早於法國大革命時期的1799年被法國作為度量衡單位。國際單位制是在公制基礎上發展起來的單位制,於1960年第十一屆國際度量衡大會通過,推薦各國採用,其國際縮寫SI

單位和詞頭[編輯]

國際單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[編輯]

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。當馬克士威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。格奧爾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
公斤[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時計算回歸年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必歐是指二條無限長、截面積可忽略、電流量相等的平行直導線,在真空中,二導線距離為一公分,若單位長度導線的受力為2達因,則導線上的電流為1必歐。
  • 現今(1946年):在真空中相距為1的兩根無限長平行直導線,通以相等的恆定電流,當每米導線上所受作用力為2×10−7N時,各導線上的電流為1安培。
I
克耳文 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):水的三相點絕對零度相差的1273.16定義為1克耳文。[4]
Θ
莫耳 mol 物質的量
  • 原始(1900年):一物質的克數等於分子量時的數量。ICAW
  • 現今(1967年):所含基本微粒個數與0.012公斤碳-12中所含原子個數相等的一系統物質的量定義為1莫耳。[n 4]
N
燭光 cd 發光強度
  • 原始(1946年): 全輻射體在凝固溫度下的亮度,定義為60新燭光每平方公分。
  • 現今(1979年):給定一個頻率為 540.0154×1012 Hz 的單色輻射光源(黃綠色可見光)與一個方向,且該輻射源在該方向的輻射強度英語Radiant intensity為 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. ^ 公斤的英文名稱kilogram雖然有kilo的詞頭,若只看命名,克比較像是基本單位,不過國際單位制的質量基本單位是公斤,而不是克
  3. ^ 1954年時熱力學溫度的單位是克耳文度,符號°K,在1967年時改為克耳文,符號K,省略前面的°。
  4. ^ 使用莫耳時,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[編輯]

國際單位制導出單位是基本單位的乘冪、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。

一貫單位(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。因為牛頓是一貫單位的一部份,因此其比例係數為一。

世界範圍[編輯]

國際單位制應用於世界各地。從官方角度而言,除美國緬甸賴比瑞亞未主要採用國際單位制外,其它國家均以國際單位制作為主要的度量衡系統。這其中包括絕大多數前英制國家,例如英國加拿大澳大利亞等大英國協國家,它們均在20世紀後半葉進行了向國際單位制的轉換。

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[編輯]

中華民國 / 臺灣[編輯]

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。

中華人民共和國[編輯]

1959年,中華人民共和國國務院發布《關於統一我國計量制度的命令》,確定國際公制(簡稱「公制」,又稱「米制」)是中華人民共和國基本計量制度,保留市制,市斤原定16兩1斤,為折算方便,一律改為10兩1斤(1市斤為500克)。1984年2月,中華人民共和國國務院發布《關於在我國統一實行法定計量單位的命令》,[7]和《中華人民共和國法定計量單位使用方法》[8],規定中華人民共和國的計量單位,一律採用法定計量單位,人民生活中沿用的市制計量單位,在1990年底前,完成向法定計量單位過渡。1985年9月,《中華人民共和國計量法》頒布。其中明確規定,中華人民共和國採用國際單位制。國際單位制單位和國家選定的其他單位,為國家法定計量單位。零售業按重量計價的商品,一般標註為「人民幣元/500克」;農業單位產量也改用「公斤 / 公頃」。

相關國家標準

  • GB 3100-93   國際單位制及其應用;等效採用國際標準ISO 1000:1992《SI單位及其倍數單位和一些其他單位的應用推薦》 
  • GB 3101   有關量、單位和符號的一般原則;        
  • GB 3102.1   空間和時間的量和單位; 
  • GB 3102.2   周期及其有關現象的量和單位;        
  • GB 3102.3   力學的量和單位;        
  • GB 3102.4   熱學的量和單位; 
  • GB 3102.5   電學和磁學的量和單位; 
  • GB 3102.6   光及有關電磁輻射的量和單位;        
  • GB 3102.7   聲學的量和單位; 
  • GB 3102.8   物理化學和分子物理學的量和單位;        
  • GB 3102.9   原子物理學和核物理學的量和單位;        
  • GB 3102.10   核反應和游離輻射的量和單位;        
  • GB 3102.11   物理科學和技術中使用的數學符號;        
  • GB 3102.12   特徵數; 
  • GB 3102.13   固態物理學的量和單位。

香港[編輯]

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。不過,中國舊制與英制單位仍受到一定程度的使用。

新國際單位制[編輯]

新國際單位制中,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,基礎單位中只有公斤是利用特定的原器(國際公斤原器)來定義。但在1996至1998年重新校正原器時,發現幾個國際公斤原器之間,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,提出了國際單位制的修正草案[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國際單位制的修改案」[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國際單位制,並且在2014年下一大會時定案[13]

相關條目[編輯]

參考資料[編輯]

  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 (編). 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克耳文相等於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. ^ 中華人民共和國法定計量單位
  8. ^ 中華人民共和國法定計量單位使用方法
  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]. 

外部連結[編輯]

官方[編輯]

其他[編輯]