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    1.14測量的單位

    在任何種類的定量工作中都需要有一種測量單位系統(tǒng)。在科學(xué)工作中全世界都通用以十進(jìn)位系統(tǒng)為基礎(chǔ)的重量和量度的公制系統(tǒng)。在10960年國際權(quán)度會議官方建議了一種叫微國際單位系統(tǒng)（SI）的單位系統(tǒng)，1964年為美國國家標(biāo)準(zhǔn)局所采用。雖然把現(xiàn)行單位系統(tǒng)完全改變到Sr單位需要用很長一段時間，但普遍采用國際系統(tǒng)將會促進(jìn)科學(xué)家之間的交往，并能使一般非技術(shù)人員能更好的理解文字的技術(shù)材料。

    SI系統(tǒng)是以下列七種基本單位為出發(fā)點(diǎn)的，從這七種基本單位可以推導(dǎo)出其他的權(quán)度單位。

附錄C列出了許多重要的量單位和它何之間俄此的關(guān)系

    1.15質(zhì)量和重量

    我們在第12節(jié)中已經(jīng)看到質(zhì)量是一種物體所含物質(zhì)的量以及給予該物體以一定加速度的力是它的質(zhì)量的一種衡量尺度一種物體的質(zhì)量是一個不變量。在男另一方面，物體的重量同地球?qū)υ撐矬w的吸引力有關(guān)并且是可變的，因?yàn)檫@種吸引力決定于該物體距地心的距離。如果把這本書象到一飛機(jī)上去心的重量將小于它在海平面處的重量。如果把它到很遠(yuǎn)的空間去入它

的重量將會變得可忽略不計(jì)了。我們大家都的字航員在空會失?？茖W(xué)家用質(zhì)量來度和質(zhì)的而不用樂，的環(huán)境。不過應(yīng)當(dāng)注意的是在常用術(shù)語中“最”這個詞鹽在用于表示一種物質(zhì)的質(zhì)量。

    兩種物體間的引力（物體與地球間的引力叫做地心引力）決定于它們的量和它們之間相離開的距離。在科學(xué)中用于測定對象物質(zhì)量的儀器叫做天平；一種型式的天平繪示在圖1－3中。把要稱量質(zhì)量的物體放在天平盤上用天平上的旋鈕來調(diào)節(jié)天平內(nèi)已知質(zhì)量的砝碼，來平衡天平盤上的對象物。在地球表面上用天平來稱量對象物的質(zhì)量是利用如下的事實(shí)：地球?qū)ξ矬w和等質(zhì)量砝碼的地心引力是相同的，圖1－3一架近代的直也就是說，它們的重量相等。

   在稱量過程中，對象物的質(zhì)量是用一套規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量來進(jìn)行比較的。在國際單位系統(tǒng)（SD）中質(zhì)量的單位是標(biāo)淮千克，它是二個鉑銥合金的圓柱體，保存在法國賽夫列斯地方的國際權(quán)度局里?？说扔跇?biāo)準(zhǔn)千克的千分之一，它極近似地等于40時1立方厘米水的重量，4°O時水有最大的密度。

   1.16體積

    有的時候量度一種物體的體積比稱量它的重量方便，特別是對于處在液態(tài)或氣態(tài)的物質(zhì)更為適宜種物質(zhì)的體積就是它所占有的空間。體積的單位是升，在SI単位中把它定義為10－立方米。于是一升的千分之一叫做毫升，1立方厘米＝1毫升

它等于1立方厘米（圖1－4）

    1.17密度

   固體、液體或氣體的一種物理性質(zhì)是它的密度。密度定義為每單位體積的質(zhì)量。密度可以表示為數(shù)學(xué)式：

     質(zhì)量         M

密度＝ ——  或 D = ——

     體積          V

物質(zhì)往往可以通過它們密度的測量而能加以區(qū)分，因?yàn)閮煞N物質(zhì)有相同的密度的情況是很少見的。在25度時1毫升（一種液

體）的質(zhì)量為13.5339克。于是，我們說汞的密度是13.5339克毫升。由于毫升和立方厘米的大小相同（參見前面所述升的定義）汞的密度也可以表示為13.5339克／（厘米）3。在0度和1大氣公比值下1升氫氣的質(zhì)量是0.08987克，它的密度就是0．08987克／升。在0度和1大氣壓下空氣的密度是1.2929克／升。下列習(xí)題是以密請注度為基礎(chǔ)的。

    1.18比重

    比重這個詞表示一種物質(zhì)的質(zhì)量對同體積參比物質(zhì)的質(zhì)量的比值。對固體和液體的參比物質(zhì)往往是水。

‍                      固體或液體的質(zhì)量

一種固體或液體的比重=—————————

                      等體積水的質(zhì)量‍

請注意比重是兩種質(zhì)量的比值，因此它沒有單位，分子和分母的單位互相消掉了。

    1.19測量一種液體的密度

   雖然測量液體的密度可以有許多方法，但最最簡單的方法是使用比重瓶。這件儀器是一個小瓶子（圖1－5，容量為10－250毫升），瓶上有一根毛細(xì)管磨砂玻璃塞子。在測定一種液體的密度時，先稱量空瓶子的重量；然后在瓶中裝入純水并再稱重。從兩次稱重的差值得出水的重量。用用測定溫度（往往是

25°0）下水的密度去除水的重量就求得比重瓶的體積。然后在比重瓶中裝入欲測密度的液體并再圖1－5比重瓶稱重。這份重量減去空比重瓶的重量等于該液體的重量。用比重民瓶體積去除這個重量就得到液體的密度。

    1.20溫度和它的測量

    溫度  這個詞相對應(yīng)于物體的“熱度”或“冷度”。為了測量溫度，必須利用物質(zhì)的隨溫度而變的某種物理性質(zhì)?；旧纤形镔|(zhì)在溫度升高時膨脹，而在溫度降低時收縮。這種性質(zhì)就是常用溫度計(jì)的基礎(chǔ)。在我們的常用玻璃溫度計(jì)中水銀柱或酒精柱隨著溫度的升高而上升，因?yàn)樗y和酒精的體積膨脹速度大于玻璃容器柱的膨脹速度。水銀溫度計(jì)的毛細(xì)孔比酒精溫度計(jì)的孔度更細(xì)，因此它往往比較難于讀數(shù)。水銀溫度計(jì)毛細(xì)管的孔度做得更細(xì)些是因?yàn)樵谙嗤臏囟壬呦鹿呐蛎浡蕛H為酒精的六分之一。

    1．21標(biāo)準(zhǔn)參比溫度

    為了使我們大家都能同意一套溫度值，需要有一些容易測定的固定溫度點(diǎn)。常用的兩個固定溫度點(diǎn)是在壓力為760毫米汞柱下水的凝固點(diǎn)（冰點(diǎn)）和沸點(diǎn)。在振氏溫標(biāo)（有時叫做百度溫標(biāo)）上把水的疑固點(diǎn)取為09°和沸點(diǎn)取為100°。把這兩個固定點(diǎn)之間的間隔分為100等分，即為1009。在華氏溫標(biāo)上把水的凝固點(diǎn)取為32°和沸點(diǎn)取為212°。在這兩個固定點(diǎn)之間劃分180個等分，即為180°。因此，華氏1度等于攝氏100／180即5／9度（圖1－6）。它它們之間的關(guān)系表示為下式：

                               F-32   C         5              5

—— = ——   C = --- (F-32)   F = ---C +32

                            180    100        9                9

低于0度的讀數(shù)都當(dāng)作負(fù)值來處理。

    另外一種溫標(biāo)主要為科學(xué)家們所用，叫做開爾文溫標(biāo)，它以英國物理學(xué)家開爾文命名（ Lord Kelvin）。在開氏溫標(biāo)上，零點(diǎn)定為273度（或更精確些為－278315°0）。開氏溫標(biāo)上度的大小和攝氏溫標(biāo)一樣，于是，在開氏溫標(biāo)上水的凝固點(diǎn)是273°K（0度），和水的沸點(diǎn)是373°K（100度）。在攝氏溫標(biāo)上的溫度加以273°就把它變換成開氏溫度。從開氏讀數(shù)減去273°就把它變換成攝氏溫度。

K=C+273   C=K-273

國際單位系統(tǒng)（SI）建議以開氏溫度（K）作為熱力學(xué)溫度的基本單位。在

    圖1－6繪示了三種溫標(biāo)之間的關(guān)系。本書中采用的溫度除非是另有規(guī)定，一般都采用攝氏（百度）溫度。下面是三種溫標(biāo)間互相換算的例題。