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物理量
鎖定
物理量,是指物理學中所描述的現象、物體或物質可定性區別和定量確定的屬性。都是用數字和單位聯合表達的。一般先選幾個獨立的物理量,如長度、時間等,並以使用方便為原則規定出它們的單位。
物理量定義
物理量,當用於定量描述物理現象或物理對象時,通常稱為物理量。單位是用於同一物理量、不同數量之間的比較。每個物理量都由數值和單位組成。如果一個量保持不變,其表示的單位發生變化,那麼它的數值則需做出相應的變化。物理量可以乘以或除以其他的物理量而產生一個新的物理量,產生的這些量稱為導出量。因此,所有的物理量可以從一系列基本物理量得到。單位系統按照上述相同方式得到,首先定義基本物理量的單位,稱為基本單位,然後形成導出單位。
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物理量簡介
物理量是通過物理定律及其方程建立的相互之間的量的關係,其中包括標量(無方向性的物理量)、矢量(有方向性的物理量)和張量,存在量綱(見量綱分析);存在互相獨立的基本量,從基本量可以推導導出量。其中普適性強的稱基本物理常量。矢量有3個分量,張量有9個分量。直接描述物體和物質(包括場)的狀態的物理量,如力學中描述機械運動狀態的速度、加速度、動量、動能、勢能等,熱學中描述物體的狀態是壓強、體積、温度和熵等,電磁學中描述電磁場的電場強度、電勢、磁感應強度等稱狀態量。
中國物理學界稱直接描述狀態變化過程的物理量如衝量、功、熱量等為過程量。這些量只存在於過程中,體現為動量、機械能和內能的不斷變化,過程完成後就不復存在。熱學中將和質量成正比的狀態量如體積、內能、熱容等稱廣延量;而將它們對質量的比值,如比容、比內能、比熱容,稱強度量;其他的一些與質量無關的狀態量,如温度、壓強也稱強度量。
在物理學中,為了區別物理量和單位的符號,物理量的符號,除標準大氣壓(atm)為正體外,其他為斜體,物理量的單位的符號一律為正體。
物理量基本物理量
人們為了計算各種物理量的需要,人為地選擇一些物理量作為基本量。在不同的單位制中,這些基本物理量的數值、名稱和符號都不相同。例如,1960年以前的國際公制是以長度、質量和時間作為三個基本物理量,分別以釐米、克、秒為計量單位,以cm、g、s作符號,所以叫cgs制。1960年第11屆國際計量大會通過以七個基本物理量為基礎的國際公認的計量制度,這叫國際單位制,簡稱SI單位制(法語:SystèmeInternational d'Unités,英語:International System of Units)。它統一了力學、熱力學、電磁學、光學、聲學和化學等領域的計量單位。1969~1975年間,國際標準化組織和國際計量大會通過修訂、補充,正式推薦使用。
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物理量導出物理量
按定義通過基本物理量的相乘或相除,積分或微分,或由基本量的綜合運算而得到的物理量叫導出物理量。比如密度、容積、速度、力、功和電量等。
每個量綱獨立的基本量都有一個選定的單位,稱為基本單位。所有導出物理量的單位都由基本單位相乘或相除構成,而且不引入數值因子。例如,“力”的SI導出單位名稱叫“牛頓”,用“N”表示,1 N=1 kg·m/s2。
物理量國際單位制
國際單位制(SI)基本單位 | |||
物理量 | 單位名稱 | 符號 | 單位定義 |
米 | m | 1米是光在真空中在1/299792458秒的時間間隔內的行程 | |
千克 | kg | 1千克是普朗克常量為6.62607015×10⁻³⁴J·s(6.62607015×10⁻³⁴kg·m²·s⁻¹)時的質量 | |
秒 | s | 1秒是銫-133原子基態兩個超精細能級之間躍遷所對應輻射的9192631770個週期的時間 | |
安培 | A | 1安培是1s內通過(1.602176634)⁻¹×10^19個元電荷所對應的電流,即1安培是某點處1s內通過1庫倫電荷的電流, 1A = 1C/s. | |
開爾文 | K | 1開爾文是玻爾茲曼常數為1.380649×10⁻²³J·K⁻¹ (1.380649×10⁻²³kg·m²·s⁻²·K⁻¹)時的熱力學温度 | |
摩爾 | mol | 1摩爾是精確包含6.02214076×10²³個原子或分子等基本單元的系統的物質的量 | |
坎德拉 | cd | 坎為一光源在給定方向的發光強度,光源發出頻率為540×10¹²赫的單色輻射,且在此方向上的輻射強度為1/683瓦每球面度 |
主要物理量的SI制單位名稱及符號 | ||||
物 理 量 | SI導出單位 | 導出單位定義 | ||
名稱 | 符號 | |||
面積 | 平方米 | m² | 邊長為1米的正方形的面積。 | |
體積 | 立方米 | m³ | 邊長為1米的正方體的體積。 | |
立方米每摩爾 | m³/mol | |||
立方米每千克 | m³/Kg | |||
頻率 | 赫茲 | Hz (即 1/s) | 週期為1秒的週期現象的頻率。 | |
密度 | 千克每立方米 | kg/m³ | ||
千克每摩爾 | kg/mol | |||
速度 | 米每秒 | m/s | ||
弧度每秒 | rad/s | |||
力 | 牛頓 | N(即 kg·m/s²) | 使1千克質量產生1米/秒²加速度的力。 | |
帕斯卡 | Pa(即 N/m²) | 每平方米麪積上1牛的壓力。 | ||
牛頓每米 | N/m | |||
衝量、動量 | 牛頓秒 | N·s | ||
功、能量、熱量 | 焦耳 | J(即 N·m) | 1牛力的作用點在力的方向上移動1米距離所做的功。 | |
摩爾內能、摩爾焓 | 焦耳每摩爾 | J/mol | ||
功率 | 瓦特 | W(即 J/s) | 1秒內給出1焦能量的功率。 | |
焦耳每開爾文 | J/K | |||
摩爾熱容量、摩爾熵 | 焦耳每摩爾開爾文 | J/(mol·K) | ||
焦耳每千克開爾文 | J/(kg·K) | |||
牛頓秒每平方米 | N·s/m² | |||
瓦特每米開爾文 | W/(m·K) | |||
平方米每秒 | m²/s | |||
電荷(量) | 庫侖 | C(即 A·s) | 1安電流在1秒內所運送的電量。 | |
電壓、電動勢、電位 | 伏特 | V(即 W/A) | 在流過1安恆定電流的導線內,二點之間所消耗的功率若為1瓦,則兩點之間的電位差為1伏。 | |
電阻 | 歐姆 | Ω(即 V/A) | 在導體兩點間加上1伏的恆定電位差,若導體內產生1安的恆定電流,且導體內不存在其他電動勢,則兩點之間的電阻為1歐。 |