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1.7: 測定:標準単位
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Chemistry

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Measurement: Standard Units
 
書き起こし

1.7: 測定:標準単位

すべての測定において、測定したサイズまたは大きさ(数値)、測定の比較基準(単位)、および測定の不確実性の指標という 3 種類の情報が提供されます。 数量が書き込まれると、数値と単位は明示的に表されるが、不確実性は測定結果のエラーの一部を反映しています。

測定値の数値は、 10 進法や科学的記数法、つまり指数表記など、さまざまな方法で表すことができます。 たとえば、ボーイング 777-200ER 旅客機の最大重量は 298,000 kg で、 2.98 × 105 kg と表記することもできます。  

単位(リットル、ポンド、センチメートルなど)は、測定の比較基準です。 2 リットルのソフトドリンクのボトルには、 1 リットルの許容量の 2 倍の量の飲料が入っています。 単位がない場合、数値は無意味で混乱したり、生命を脅かす可能性すらあります。 ある医師が、患者のけいれんをコントロールするためにフェノバルビタールを処方し、単位を指定せずに「 100 」の用量を指示するとします。 これは容量を調製する医療スタッフを混乱させるだけでなく、結果は切迫したものになる場合もあります :1 日 3 回で与えられる 100 mg は抗痙攣として有効である場合もあるが、 一回100 g の量は致死量の 10 倍以上です。

国際単位系( SI 単位系)

長さ、質量、時間、温度、電流、 物質量と光度、この7つの基本的性質の計測単位(基本単位)は国際的な合意により固定されています。 これらは国際単位系( SI 単位系)と呼ばれます。その他の性質の単位は、これらの 7 つの基本単位から派生することができます。 日常の測定単位は、多くの場合、他の単位の分数または倍数として定義されます。 ミルクは一般に 1 ガロン (4 クォート ) 、 1 クォート (0.25 ガロン ) および 1 パイント (0.5 クォート) の容器に入っています。 この方法は SI 単位でも使用されているが、これらの分数または倍数は常に 10 の累乗です。 分数または倍数の SI 単位には、接頭語と基本単位を用いて名前が付けられます。 たとえば、 1000 メートルの長さはキロメートルとも呼ばれます。これは、接頭語 キロ が「 1,000 」を意味し、科学的な表記では 10の3乗 ( 1 キロメートル = 1000 m = 103 m )であるためです。

SI基本単位( Standard SI Units )

最終的に SI 単位系に発展した、メートル系の初期単位は、フランスでフランス革命時に確立されました。 メートルとキログラムの最初の基準は 1799 年に採用され、最終的には他の国によって採用されました。 化学で一般的に使用される 4 つの SI 基本単位を以下に示します。

1. 長さ

SI 単位系の長さの標準単位はメートル( m )です。 メートルは、 真空において1 秒の 1/299,792,458 に光が移動する距離として定義されます。 長い距離はキロメートル( 1 km = 1000 m = 103 m )で表されることが多く、短い距離はセンチメートル( 1 cm = 0.01 m = 10 - 2 m )またはミリメートル( 1 mm = 0.001 m = 10 - 3 m )で表します。

2. 質量

SI 単位系の質量の標準単位はキログラム( kg )です。 キログラムは、基準物質の質量によって定義されます。基準物質は、高さと直径が 39 mm のプラチナ - イリジウム合金製の金属円柱です。 この基準物質と同じ質量を持つすべての物体は、 1 キログラムの質量を持つと言われています。 グラム( g )は、キログラム( 10 ~ 3 kg )の 1/1000 と正確に等しくなります。

「重量」という用語は、「質量」と同じ意味で使用されることがよくあります。 ただし、 2 つの量は異なります。 物体の質量はその中の物質の量を測定しますが、重量はその物質にかかる重力を測定します。 例えば、地球よりも重力が弱い月の上で自分たちの体重を測定できれば、地球よりも体重が少なくなります。 しかし、質量(私たちの体の物質の量)は同じままです。

3. 温度

SI 単位の温度はケルビン( K )ですが、 SI 単位系では摂氏( ° C )も使用でき、どちらも「度」という符号が使われます。 摂氏はケルビンと同じ大きさですが、 2 つの目盛りはゼロの位置が異なります。 水は 273.15 K ( 0 ° C )で凍結し、 373.15 K ( 100 ° C )で沸騰します。人の正常な温度は約 310 K ( 37 ° C )です。 華氏( ° F )は、温度を測定するために一般的に使用されるもう 1 つの単位です。 華氏では、水は 32 ° F で凍結し、 212 ° F で沸騰し、人の正常な温度は 96 ° F です。  

華氏と摂氏は負の温度を許容しますが、絶対温度とも呼ばれるケルビン温度は許容しません。 ケルビン温度では、 0 K は絶対零度と呼ばれる最低温度です。  

温度スケールは、次の変換式を使用して変換することができます。

Eq1

Eq2

4. 時間

時間の SI 基本単位は秒 (s) です。 小さい時間間隔と大きい時間間隔は、適切な接頭語で表すことができます。 例:  

Eq3

Eq4

または、時間、日、年を使用することもできます。

このテキストは 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 1.4 : Measurements から引用しています。

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Measurement Standard Units Science Numerical Value Mass Size Temperature Matter Number Unit Comparison Water Boiling Point Relative Size Property Units Of Measurement Eiffel Tower Height Uncertainty Error Systems Of Measurement International System Of Units (SI System) Fundamental Properties

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