国际单位制一些模糊概念辨析

zlshn830

《中华人民共和国法定计量单位》公布至今已有二十多个春秋，然而有不少介绍国际单位制的教材、刊物，在有关国际单位制的某些基本概念方面还存在一些模糊认识，有必要进一步予以澄清。    一、国际单位制应如何正确定义﹖国际单位制能否称为SI制﹖     在有些教材和刊物中，将国际单位制定义为“1960年第11届国际计量大会(CGPM)通过的以七个基本单位为基础的一贯单位制”。这个定义的不妥之处在于1960年第11届国际计量大会确立国际单位制时，还只有六个SI 基本单位，而不是七个。“物质的量”的SI 基本单位“摩尔”，是在1971年第14届国际计量大会决议3 中新增的。而且，国际单位制自诞生以来，虽较相对稳定，但随着时间的推移也在不断充实完善。若将单位制的定义限定在创立或通过时所规定的内容，也显得过于僵化。因此，有关国际单位制的定义应以《VIM》—1993为依据才是正确的，即:国际单位制是由国际计量大会采纳和推荐的一贯单位制。     国际单位制简称“SI”，它是法文的缩写。然而，有人因此将国际单位制称为“SI”制，这也是不正确的。因为在缩写“SI”中已包含有“制”，在其后再加“制”显然重复。 二、在国际单位制中，作为基本量长度的计量单位，米(m)是基本单位，厘米(cm)是否也是基本单位﹖     国际单位制可以从“定义”概念和“一般”概念两个方面来理解。     上面已介绍了国际单位制的定义。符合“定义”概念的国际单位制是一种一贯单位制，即在该单位制中，导出单位和基本单位之间的关系必须符合一贯性原则，也就是说其函数关系的比例因数应为 1。因为符合“定义”概念的国际单位制可简称为 SI，因此符合“定义”概念的这部分“国际单位制单位”(即符合一贯性原则的单位)才可称为 SI单位。例如，米(m)和秒(s)分别作为基本量长度和时间的计量单位，属于 SI 基本单位，米每秒(m/s)作为导出量速度的计量单位，则属于 SI 导出单位。     然而，一般来说，人们更多地是根据国际单位制的构成内容，从广义来理解国际单位制。在GB3100—1993《国际单位制及其应用》第2.2条明确指出，国际单位制由 SI 单位和 SI 单位的倍数单位构成。可见，“一般”概念所理解的国际单位制单位包含了 SI 单位(即符合“定义”概念的“国际单位制单位”)和 SI 单位的倍数单位。由此推理，国际单位制基本单位理应包括 SI 基本单位和 SI 基本单位的倍数单位。因此，在“一般”概念所描述的国际单位制中，作为基本量长度的计量单位，不仅米(m)是基本单位，而且其倍数单位厘米(cm)也是基本单位。只不过米(m)是唯一符合“定义”概念的 SI 基本单位，而厘米(cm)不属于 SI 基本单位罢了。由此可见，在谈及“一般”概念的国际单位制时，不应将基本单位与 SI基本单位相混淆，同理也不应将导出单位与SI 导出单位相混淆。    三、在国际单位制中，安培仅属于SI基本单位﹖它是否也可以是SI导出单位﹖     计量单位是人们在测量时为表示特定量的量值而选定的。因此，计量单位是和它所要表示的量紧密联系在一起的。离开所要表示的量来谈计量单位的名称和性质不仅欠妥而且无法确定。例如:给出计量单位符号 m3，该计量单位的名称应视其所表示的量而定。若表示的量是体积，则该计量单位的名称是“立方米”；若表示的量是其它情况，则该计量单位的名称是“三次方米”。离开所要表示的量来谈安培是属于 SI 基本单位还是属于 SI 导出单位也是如此。因为计量单位是属于基本单位还是属于导出单位是由其对应的量在给定量制中的性质确定的。在给定量制中，基本量的计量单位属于基本单位，导出量的计量单位属于导出单位。因此，在国际单位制中，安培若作为基本量电流的计量单位，属于 SI 基本单位；若作为导出量磁通势或磁位差的计量单位时，则属于 SI 导出单位。   四、在国际单位制中，SI 导出单位应如何正确定义﹖     应该说，绝大部分 SI 导出单位是在选定了 SI 基本单位之后，按物理量之间的关系，以相乘或相除形式构成的单位。然而，摄氏温度的计量单位摄氏度(℃)作为具有专门名称的 SI 导出单位却是一例外。因为摄氏温度是按t=T-T0来定义的(式中:T—热力学温度；T0=273.15K，见 GB3100—1993附录 B)。显然不是通过乘除导出来的，而是减出来的。因此将 SI 导出单位定义为“用 SI 基本单位以相乘或相除形式构成的单位”显然不够严密。正确的定义应是“用 SI 基本单位以代数形式表示的单位”(见GB3100—1993)。所谓“代数形式”，既可以是乘除，也可以是加减。   五、表示“温升”时，是否仅能使用热力学温度的计量单位“开尔文(K)”而不能使用摄氏温度的计量单位“摄氏度(℃)”﹖     前面已述，摄氏温度t是按t=T-T0 来定义的。单位“摄氏度”等于单位“开尔文”。当表示的量是温度间隔或温度差(如温升)时，“摄氏度”(℃)和“开尔文”(K)可以相互替代。换句话说，此时“摄氏度”是表示摄氏温度时用来代替“开尔文”的专门名称。由此可见，国家标准经常在表示温升时用“开尔文”(K)作为计量单位，但绝不等于不能用“摄氏度”(℃)作为计量单位，更何况用“摄氏度”(℃)来表示温升更符合人们的习惯。     然而应该注意的是，当表示的量不是温度间隔或温度差，而是热力学温度或摄氏温度时，二者温度的零点不同，此时量值中的单位“开尔文”(K)或“摄氏度”(℃)不能相互替代。热力学温度273.15K 相当于摄氏温度 0℃(而不是273.15 ℃)。例如:人的体温的热力学温度是 310.15K，用摄氏温度表示时t=310.15K-273.15K=37K=37℃。同理，如果单位中所指的是热力学温度单位，例如熵的单位J/K，该单位中的K则不能用℃替代。

海鹏

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