國際單位制
國際單位制,1960年第 11屆國際計量大會通過的在米制基礎上發展起來的比較完善、科學、實用的單位制,其國際符號為SI。我國統一實行以國際單位制為基礎的國家法定計量單位。
概述
國際單位制(International System of Units; SI)1960年第 11屆國際計量大會通過的在米制基礎上發展起來的比較完善、科學、實用的單位制,其國際符號為SI。目前,世界上絕大多數國家和國際性科學技術組織都已宣布采用國際單位制。1984年2月27日國務院發布的命令和1985年9月6日頒布的《中華人民共和國計量法》,都明確規定在我國統一實行以國際單位制為基礎的國家法定計量單位。國際單位制的構成包括:(1)用單位(包括 SI基本單位、SI輔助單位、 SI導出單位);(2) SI詞頭;( 3) SI單位的十進倍數與分數單位。背景
1948年召開的第九屆國際計量大會作出了決定,要求國際計量委員會創立一種簡單而科學的、供所有米制公約組織成員國均能使用的實用單位制。1954年第十屆國際計量大會決定采用米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培(A)、開爾文(K)和坎德拉(cd)作為基本單位。1960年第十一屆國際計量大會決定將以這六個單位為基本單位的實用計量單位制命名為“國際單位制”,并規定其符號為“SI”。以后1974年的第十四屆國際計量大會又決定增加將物質的量的單位摩爾(mol)作為基本單位。因此,目前國際單位制共有七個基本單位。
國際單位制有兩個輔助單位,即弧度和球面度。
SI導出單位是由SI基本單位按定義式導出的,其數量很多,在這里列出其中三類:用SI基本單位表示的一部分SI導出單位;具有專門名稱的SI導出單位;用SI輔助單位表示的一部分SI導出單位。
其中,具有專門名稱的SI導出單位總共有19個。有17個是以杰出科學家的名字命名的,如牛頓、帕斯卡、焦耳等,以紀念他們在本學科領域里作出的貢獻。同時,為了表示方便,這些導出單位還可以與其他單位組合表示另一些更為復雜的導出單位。
國際單位制是計量學研究的基礎和核心。特別是七個基本單位的復現、保存和量值傳遞是計量學最根本的研究課題。
SI基本單位的定義
長度:米(m)
米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度
舊定義:
1790年5月由法國科學家組成的特別委員會,建議以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位——米
1960年第十一屆國際計量大會:“米的長度等于氪-86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍”。
質量:千克(kg)
千克定義為國際千克原器的質量
舊定義:1升的純水在4攝氏度的質量為一千克
時間:秒(s)
1967年的第13屆國際度量衡會議上通過了一項決議,采納以下定義代替秒的天文定義:一秒為銫-133原子基態兩個超精細能級間躍遷輻射9,192,631,770周所持續的時間。
國際原子時是根據以上秒的定義的一種國際參照時標,屬國際單位制(SI)。
電流:安[培](A)
安培是一恒定電流,若保持在處于真空中相距1米的兩無限長,而圓截面可忽略的平行直導線內,則兩導線之間產生的力在每米長度上等于2×10-7牛頓。該定義在1948年第九屆國際計量大會上得到批準,1960年第十一屆國際計量大會上,安培被正式采用為國際單位制的基本單位之一。安培是為紀念法國物理學家A.-M.安培而命名的。
熱力學溫度:開[爾文](K)
開爾文英文是Kelvin簡稱開,國際代號K,熱力學溫度的單位。開爾文是國際單位制(SI)中7個基本單位之一,以絕對零度(0K)為最低溫度,規定水的三相點的溫度為273.16K,1K等于水三相點溫度的1/273.16。特別需要注意的是:水的三相點不是冰點,冰點與氣壓和水中的溶質有關(比如空氣),三相點只與水本身的性質有關,是恒量。由此推算出的1K的大小與1攝氏度大致相等,且水在101325Pa下的熔點大約為273.15K,故攝氏溫標與國際溫標之間的換算大約為Tc=Tk-273.15。開爾文是為了紀念英國物理學家Lord Kelvin而命名的。
發光強度:坎[德拉](cd)
坎德拉是一光源在給定方向上的發光強度,該光源發出頻率為540×1012赫茲的單色輻射,而且在此方向上的輻射強度為1/683瓦特每球面度.
定義中的540×1012赫茲輻射波長約為555nm,它是人眼感覺最靈敏的波長.
物質的量:摩[爾](mol)
表示組成物質微粒數目多少的物理量(物質的量是一個專用名詞,不可分割和省略)
摩爾是物理量物質的量的單位
根據科學測定,12克12C所含的C原子數約為6.0220943×1023用符號NA表示,稱阿伏加德羅常數
阿伏加德羅常數(NA)近似值6.02×1023
定義:凡是含有阿伏加德羅常數個結構微粒(約6.02×1023)的物質,其物質的量為1摩。
SI輔助單位的定義
平面角:弧度(rad)
以長為圓周長(2πr)的弧所對的圓心角為2π弧度,半個圓周長的弧所對的圓心角為∏弧度。
立體角:球面度(sr)
以r為半徑的球的中心為頂點,展開的立體角所對應的球面表面積為r2,該立體角的大小就是球面度。
SI導出單位的定義
頻率:赫[茲](Hz)
在1秒時間間隔內發生一個周期過程的頻率,即1Hz=1s-1
力;重力:牛[頓](N)
使一千克質量的物體產生1米每二次方秒加速度的力,即1N=1kg·m/s2
壓力,壓強:帕[斯卡](Pa)
等于1牛頓每平方米,即1Pa=1N/m2
能量;功;熱:焦[耳](J)
當1牛頓力的作用點在力的方向上移動1米距離所作的功,即1J=1N·m
功率;輻射通量瓦[特]W
在1秒時間間隔內產生1焦耳能量的功率,即1W=1J/s
電荷量:庫[侖](C)
一安培電流在1秒時間間隔內所運送的電量,即1C=1A·s
電位;電壓;電動勢:伏[特](V)
流過1安培恒定電流的導線內,如兩點之間所消耗的功率為1瓦特時,這兩點之間的電位差為1伏[特],即1V=1W/A
電容:法[拉](F)
當電容器充1庫侖電量時,它的兩極板之間出現1伏特的電位差,即1F=1C/V
電阻:歐[姆](Ω)
一導體兩點之間的電阻,當在這兩點間加上1伏特恒定電位差時,在導體內產生1安培電流,而導體內不存在任何電動勢,即1Ω=1V/A
電導:西[門子](S)
電導在數值上等于電阻的倒數,即1S=1/Ω
磁通量:韋[伯](Wb)
表征磁場分布情況的物理量。通過磁場中某處的面元dS的磁通量dΦB定義為該處磁感應強度的大小B與dS在垂直于B方向的投影dScosθ的乘積,即1Wb=1T·m2
磁通量密度、磁感應強度:特[斯拉](T)
垂直于磁場方向的1米長的導線,通過1安培的電流,受到磁場的作用力為1牛頓時,通電導線所在處的磁感應強度就是1特斯拉,即1T=1N/(A·m)
電感:亨[利](H)
一閉合回路的電感,當流過該電路的電流以1安培每秒的速率均勻變化時,在回路中產生1伏特的電動勢,即1H=1V·s/A
攝氏溫度:攝氏度(℃)
沸點定為一百度,冰點定為零度,其間分成一百等分,一等分為一度,即1℃=1K-273.15
光通量:流[明](lm)
發光強度為1坎德拉(cd)的點光源,在單位立體角(1球面度)內發出的光通量為1流明,即1lm=1cd/sr
光照度:勒[克斯](lx)
1流明的光通量均勻分布在1平方米面積上的照度,就是一勒克斯,即1lx=1lm/m2
放射性活度:貝可[勒爾](Bq)
等于1每秒的活度,即1Bq=1s-1
吸收劑量:戈[瑞](Gy)
等于1焦耳每千克的吸收劑量,即1Gy=1J/kg
劑量當量:希[沃特](Sv)
等于1焦耳每千克的劑量當量,即1Sv=1J/kg