国际单位制(简称SI)是在1960年第11届国际计量大会上通过的。它的诞生,是世界计量史上第一个最重要的里程碑,标志着全人类计量语言的真正统一。
国际单位制(简称SI)的构成见图1。
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1 SI单位
1.1 SI基本单位:共7个,见表1。
表1 SI基本单位
量的名称 |
单位名称 |
单位符号 |
长度 |
米 |
m |
质量 |
千克(公斤) |
kg |
时间 |
秒 |
s |
电流 |
安[培] |
A |
热力学温度 |
开[尔文] |
K |
物质的量 |
摩[尔] |
mol |
发光强度 |
坎[德拉] |
cd |
注: ① 圆括号中的名称,是它前面名称的同义词。
② 无方括号的量的名称与单位名称均为全称;
方括号中的字,在不致于引起混淆、误解的情况下可以省略;
去掉方括号中的字即为其名称的简称(以下各表同)。
③ 除特殊说明外,以下所提“符号”即指我国法定计量单位中所规定的符号以及国际符号。
1.2 SI导出单位:导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位。这种单位中的乘和除采用数学符号。如速度的SI单位为米每秒(m/s)。属于这种形式的单位称为组合单位。
某些SI导出单位具有国际计量大会通过的专门名称和符号,见表2、表3。使用这些专门名称并用它们表示其他导出单位,往往更方便准确。
(SI单位弧度和球面度称为SI辅助单位,它们是具有专门名称和符号的量纲一的量的导出单位。)
用SI基本单位和具有专门名称的SI导出单位或(和)SI辅助单位以代数形式表示的单位称为组合形式的SI导出单位。
表2 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位
|
SI导出单位 |
量的名称 |
名称 |
符号 |
用SI基本单位和SI导出单位表示 |
[平面]角 |
弧 度 |
rad |
1 rad=1 m/m=1 |
立体角 |
球面度 |
sr |
1 sr=1 m2/m2=1 |
频率 |
赫[兹] |
Hz |
1 Hz=1 s-1 |
力 |
牛[顿] |
N |
1 N=1 kg·m/s2 |
压力,压强,应力 |
帕[斯卡] |
Pa |
1 Pa=1 N/m2 |
能[量],功,热量 |
焦[耳] |
J |
1 J=1 N·m |
功率,辐[射能]通量 |
瓦[特] |
W |
1 W=1 J/s |
电荷[量] |
库[仑] |
C |
1 C=1 A·s |
电压,电动势,电位,(电势) |
伏[特] |
V |
1 V=1 W/A |
电容 |
法[拉] |
F |
1 F=1 C/V |
电阻 |
欧[姆] |
Ω |
1 Ω=1 V/A |
电导 |
西[门子] |
S |
1 S=1 Ω-1 |
磁通[量] |
韦[伯] |
Wb |
1 Wb=1 V·s |
磁通[量]密度,磁感应强度 |
特[斯拉] |
T |
1 T=1 Wb/m2 |
电感 |
亨[利] |
H |
1 H=1 Wb/A |
摄氏温度 |
摄氏度 |
℃ |
1 ℃=1 K |
光通量 |
流[明] |
lm |
1 lm=1 cd·sr |
[光]照度 |
勒[克斯] |
lx |
1 lx=1 lm/m2 |
表3 由于人类健康安全防护上的需要而确定的具有专门名称的SI导出单位
|
SI导出单位 |
量的名称 |
名称 |
符号 |
用SI基本单位和SI导出单位表示 |
[放射性]活度 |
贝可[勒尔] |
Bq |
1 Bq=1 s-1 |
吸收剂量
比授[予]能
比释动能 |
戈[瑞] |
Gy |
1 Gy=1 J/kg |
剂量当量 |
希[沃特] |
Sv |
1 Sv=1 J/kg |
2 SI单位的倍数单位
所谓倍数单位就是由词头符号和所紧接着的单位符号(注:这里指的单位符号是SI基本单位和SI导出单位,而不是组合整体单位)所共同组成的一个新单位(十进倍数或分数单位),并具有相同的幂次,而且还可以和其他单位构成组合单位。
例1:1 cm3 =(10-2 m)3 =10-6 m3
例2:1 mm2/s =(10-3 m)2 /s =10-6 m2/s
例3:10-1 tex可用 1 dtex表示
不能使用重叠词头,如只能写nm,而不能写mμm。
注:由于历史原因,质量的SI 单位名称“千克”中,已包含SI词头“千”,所以质量的倍数单位由词头加在“克”前构成。如毫克(mg)而不能用微千克(μkg)。
表4给出了SI词头(20个)的名称、简称和符号(词头的简称为词头的中文符号)。
表4 SI词头
因数 |
词头名称 |
符号 |
|
英文 |
中文 |
|
1024 |
yotta |
尧[它] |
Y |
1021 |
zeta |
泽[它] |
Z |
1018 |
exa |
艾[可萨] |
E |
1015 |
peta |
拍[它] |
P |
1012 |
tera |
太[拉] |
T |
109 |
giga |
吉[咖] |
G |
106 |
mega |
兆 |
M |
103 |
kilo |
千 |
k |
102 |
hector |
百 |
h |
101 |
deca |
十 |
da |
10-1 |
deci |
分 |
d |
10-2 |
centi |
厘 |
c |
10-3 |
milli |
毫 |
m |
10-6 |
micro |
微 |
μ |
10-9 |
nno |
纳[诺] |
n |
10-12 |
pico |
皮[可] |
p |
10-15 |
fmto |
飞[母托] |
f |
10-18 |
ato |
阿[托] |
a |
10-21 |
zpto |
仄[普托] |
z |
10-24 |
ycto |
幺[科托] |
y |
注意:表示的因数等于、大于106 的词头符号为大写体,其余均为小写体。如果写错了会出笑话,如曾有某酒厂出厂的酒瓶标签上注明该瓶酒“500 ML”,按其字面理解,该瓶酒应有500 ´ 106 升;如果错误出在医生之手就会非常可怕:有的药是按每千克体重计算服药量的,如1 mg/(kg·d),若把mg错写成Mg即1 Mg/(kg·d),就成了每千克体重每天要服药106克,即1吨!
3 国际单位制的应用
国际单位制的应用一般遵循几个原则:
3.1 根据使用方便选取。通过适当的选择,使数值处于实用范围内。
例如:某人身高1.63 m,而不说其身高163 cm或1630 mm。
体重47 kg,而不说其体重47 000 g。
3.2 倍数单位的选取,一般应使量的数值处于0.1~1 000之间。
例1:1.2×104 N可写成12 kN ;
例2:0.003 94 m可写成3.94 mm ;
例3:3.1×10-8 s可写成31 ns 。
在某些情况下,习惯使用的单位可以不受上述限制。如大部分机械制图使用的单位是毫米(mm),领土面积用平方千米(km2)等。
在同一量的数值表中,或者叙述同一量的文章里,为对照方便,应使用同一单位而数值不受限制。
词头h(百)、da(十)、d(分)、c(厘)一般用于某些长度、面积和体积单位。
3.3 词头不能单独使用。
常见的被错误地单独使用的词头有“μ”和“k”。
3.4 词头不能重叠使用。
常见的错误地重叠使用的词头有“kM”(千兆),“mμ”(毫微)、“μμ”(微微)等。
3.5 乘方形式的倍数单位的指数,属于包括词头再内的整个单位。
不注意这一条可能会出笑话,如某乡面积为10 000 000 m2,若采用词头表示为10 Mm2 [10 ´( 106 m)2 =10 000 000 000 000 m2] 就出了大笑话了,实际应为10 km2 [10 ´ (103 m)2] = 10 000 000 m2。
3.6 组合单位的倍数单位一般只用一个词头,并尽量用于组合单位中的第一个单位。
通过相乘构成的组合单位的词头通常加在第一个单位之前。例如:力矩的单位kN·m,不宜写成N·km。
通过相除构成的组合单位,或通过乘和除构成的组合单位,词头一般都应加在分子的第一个单位之前,分母中一般不用词头。例如:纤维强度(单纱断裂强度)单位cN/tex,不宜写成N/htex。
质量单位kg不作为有词头对待。例如:服装中残留甲醛含量单位可用mg/kg。
当分母为长度、面积和体积单位时,分母可选用词头。例如:密度单位为g/cm2。
一般不对组合单位的分子分母同时加词头。但在我们的实际工作中经常出现这样的情况,如断裂强度单位我们有时就使用cN/dtex。
3.7 特别需要说明的是温度单位摄氏度℃。GB 3100—1993《国际单位制及其应用》规定摄氏度℃不得使用SI词头构成倍数单位,这是根据国际计量局(BIPM)1991年出版的《国际单位制(SI)》(第6版)制订的标准,而1998年BIPM出版的第7版《国际单位制(SI)》在摄氏度上加了一条“这个单位可以与SI词头组合使用。例如:毫摄氏度m℃ 。”因此,以后摄氏度可以与SI词头构成倍数单位了。
3.8 角度单位度、分、秒,时间单位日、时、分等不得用SI词头构成倍数单位。
建议:在计算中,为方便,建议所有量均用SI单位表示,将词头用10的幂代替。例如:39 km用39×103 m代替。