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1.7: 测量:标准单位
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Measurement: Standard Units
 
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1.7: 测量:标准单位

每项测量都提供三种类型的信息:测量的大小或幅度 (数字) ,测量的比较标准 (单位) 以及测量不确定性的指示。 当写入数量时,数字和单位会被明确表示,但不确定性是测量结果中错误的一个方面。

测量中的数值可以用不同的方式表示,包括十进制形式和科学记数法,后者也称为指数记数法。 例如,波音 777-200ER 客机的最大起飞重量为 298,000 公斤,也可以写入 2.98 × 105 公斤。  

单位 (如升,磅和厘米) 是测量的比较标准。 一瓶 2 升软饮料包含的饮料量是 1 升可接受体积的两倍。 如果没有单位,数字可能毫无意义,混乱或可能危及生命。 假设医生开具苯巴比妥药来控制患者的癫痫发作,并在没有具体说明单位的情况下说明剂量为“ 100 ”。 这不仅会使给予剂量的医务人员感到困惑,而且后果可能是可怕的: 100 毫克每天三次可以作为抗痉挛药有效,但 100 克的单剂量是致命剂量的 10 倍以上。

国际单位制 (SI 单位)

七个基本性质 (“基本单位”) 的测量单位:长度、质量、时间、温度、电流、物质含量和发光强度已由国际协定确定。 它们被称为国际单位体系或 SI 单位。 其他性质的单位可能来自这七个基本单位。 日常测量单位通常被定义为其他单位的分数或倍数。 牛奶通常包装在 1 加仑 (4 夸脱) , 1 夸脱 (0.25 加仑) 和一品脱 (0.5 夸脱) 的容器中。 这种方法也用于 SI 单位,但这些分数或倍数始终是 10 的幂。 使用前缀和基本单位的名称来命名分次或多个 SI 单位。 例如, 1000 米的长度也称为公里,因为前缀 kilo 表示“一千”,科学记数为 103 (1 公里 = 1000 米 = 103 米)。

标准国际单位制(SI 单位)

法国在法国革命期间建立了最终演变为国际单位制的度量系统的最初单位。 最初的米和千克标准在1799年在那里采用,最终被其他国家采纳。 以下是化学中常用的四个 SI 基体单位。

1 长度

SI 系统中的标准长度单位是米 (m)。 一个仪表的定义是距离指示灯在真空中以1/299,792,458秒的间隔运动。 较长的距离通常以公里为单位 (1 km = 1000 m = 103 m) ,而较短的距离可以以厘米 (1 cm = 0.01 m = 10−2 m) 或毫米 (1 mm = 0.001 m = 10−3 m) 为单位报告。

2. 质量

SI 系统中的标准质量单位是公斤 (kg千克)。 一公斤由基准物体的质量定义 - 一种由铂铱合金制成的金属气缸,高度和直径为 39 毫米。 任何质量与本参考相同的物体均被认为质量为 1 公斤。 克 (g) 完全等于公斤 / 千克 (10−3 千克) 的千分之一( 1/1000)。

“重量”一词通常与“质量”交替使用。 但是,这两种数量不同。 物体的质量衡量物体内物质的数量,而物体的重量则衡量对其物质施加的引力。 例如,如果我们能够在重力比地球弱的月球上称重,我们的体重就会比在地球上减轻。 但是,质量——我们身体中物质的数量——将保持不变。

3. 温度

温度的SI单位是开尔文(K),尽管在SI系统中也允许使用摄氏度(°C),同时使用“度”和度的符号进行摄氏度测量。 摄氏度度与开尔文(开氏度 / 华氏度)的幅度相同,但这两个刻度将其零放置在不同的位置。 根据定义,水在 273.15 K (0 °C) 时冻结,在 373.15 K (100 °C) 时沸腾,人体正常体温约为 310 K (37 °C)。 华氏度 (°F) 刻度是另一种用于测量温度的常用单位。 以华氏度计,水在 32 °F 时冻结,在 212 °F 时沸腾,人体正常温度为 96 °F  

尽管华氏度和摄氏度刻度允许负温度,但开尔文刻度 (也称为绝对刻度) 却不允许负温度。在开尔文刻度上, 0 K 为最低温度,即绝对零。  

使用以下转换公式可互换温度标度:

Eq1

Eq2

4. 时间

SI的基本时间单位是秒 (s)。 可以使用适当的前缀来表示较小和较大的时间间隔。 例如:  

Eq3

Eq4

或者,可以使用小时、天和年。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第 1.4 节:测量。

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