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31.4: 科学中使用的单位（附录 D）

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    在美国计量系统（最初在英国开发）中，长度、重量和时间的基本单位分别是英尺、磅和秒。 还有更大和更小的单位，包括吨（2240 磅）、英里（5280 英尺）、杆（16 1/2 英尺）、码（3 英尺）、英寸（1/12 英尺）、盎司（1/16 磅）等。 这种单位起源于英国皇室的决策已被大多数人忘记，因此对于转换或进行计算非常不方便。

    因此，在科学领域，使用公制更为常见，除美国外，几乎所有国家都采用了公制系统。 它的最大优势是每个单位都会增加十倍，而不是美国系统中的奇怪因素。 公制的基本单位是：

    • 长度：1 米（m）
    • 质量:1 千克 (kg)
    • 时间：1 秒

    一米原本设计为从赤道到北极沿地球表面距离的千万分之一。 大约是 1.1 码。 一千克是地球上产生的重量约为 2.2 磅的质量。第二个在公制和美制单位中是相同的。

    长度

    公制最常用的长度量如下。

    表\(\PageIndex{1}\)：长度转换
    1 千米 (km) = 1000 米 = 0.6214 英里
    1 米 (m) = 0.001 km = 1.094 码 = 39.37 英寸
    1 厘米 (cm) = 0.01 米 = 0.3937 英寸
    1 毫米 (mm) = 0.001 米 = 0.1 厘米
    1 微米 (µm) = 0.000001 米 = 0.0001 厘米
    1 纳米 (nm) = 10 −9 米 = 10 −7 厘米

    要从美国体系转换，以下是一些有用的因素：

    • 1 英里 = 1.61 千米
    • 1 英寸 = 2.54 厘米

    弥撒

    尽管我们在地球的日常生活中没有非常仔细地区分，但严格来说，千克是一个质量单位（测量人体中物质的数量，大致有多少原子），而磅是一个重量单位（测量地球的重力对物体的强度）。

    公制最常用的质量量如下。

    表\(\PageIndex{2}\)：批量转换
    1 公吨 = 10 6 克 = 1000 千克（它在地球上产生的重量为 2.205 × 10 3 磅）
    1 kg = 1000 克（它在地球上产生的重量为 2.2046 磅）
    1 克 (g) = 0.0353 盎司（等效重量为 0.002205 磅）
    1 毫克 (mg) = 0.001 g

    在地球上，1 磅的重量相当于 0.4536 千克的质量，而 1 盎司的重量等于 28.35 克的重量。

    温度

    通常使用三种温度刻度：

    • 华氏度 (F)；水在 32 华氏度下冻结，在 212 华氏度下沸腾。
    • 摄氏度或摄氏度 1 (C)；水在 0 °C 时冻结，在 100 °C 时沸腾。
    • 开尔文或绝对 (K)；水在 273 K 时冻结，在 373 K 处沸腾

    所有分子运动在大约 −459 °F = −273 °C = 0 K 时停止，这个温度称为绝对零。 开尔文温度是从这个尽可能低的温度测量的，它是天文学中最常用的温度标度。 开尔文的值与摄氏度或摄氏度相同，因为每个水的冰点和沸点之间的差异为100度。 （请注意，我们只说 “开尔文斯”，而不是开尔文度。）

    在华氏度上，水的冰点和沸点之间的差异为 180 度。 因此，要将摄氏度或开尔文转换为华氏度，必须乘以 180/100 = 9/5。 要从华氏度转换为摄氏度或开尔文，必须乘以 100/180 = 5/9。

    完整的换算公式是：

    • K = °C + 273
    • °C = 0.555 × (°F — 32)
    • °F = (1.8 × °C) + 32

    脚注

    1 摄氏度现在是用来表示摄氏温度的名称；它的标准化更为现代，但与旧的摄氏度相差小于 0.1°。