019年国际单位制基本单位重新定义一览

019年国际单位制基本单位重新定义一览

学习2019-5-22

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具体事件见:CV1534277

国际单位制7大基本单位
旧定义
新定义

总述:

  • 根据计量单位咨询委员会的提案,在2019年版本的定义中,所有基本单位的定义都将被改写或者重写。改写核心是将定义由“单位中心”变为“常数中心”。

  • 在“单位中心”的定义中,一个单位是由实物例子定义。比如自1889年至2019年,千克被定义为“国际千克原器的质量”,即国际千克原器的质量等于1千克。

  • 在“常数中心”的定义中,自然常量被定以确定的值,单位的定义则通过自然常量的定值作为结果呈现。比如自1983年至今,光速被定义为每秒299,792,458米,而秒已经被定义,因而米这个单位也因而被定义了。

  • 在2019年新定义中,秒、米和坎德拉的定义实质上没有改变,只是文字上表达更为严格;千克、安培、开尔文和摩尔则有根本上的重大改变。

下面将列述与2019年5月20日正式通过国际单位制基本单位定义的英文原文与中文译文:

1、秒:

秒的新定义实质上与现有的相同,但表达更为严格。

  • 过去定义:

  • 英文原文:The second is the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium-133 atom.

  • 中文:铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应辐射的 9,192,631,770 个周期的持续时间。

  • 2019年定义:

  • 英文决议原文:The second, symbol s, is the SI unit of time. It is defined by taking the fixed numerical value of the caesium frequency ΔνCs, the unperturbed ground-state hyperfine transition frequency of the caesium-133 atom, to be 9,192,631,770 when expressed in the unit Hz, which is equal to s⁻¹.

  • 中文决议:秒,符号 s,SI 的时间单位。当铯的频率ΔνCs,即铯 133 原子基态的超精细能级跃迁频率以单位 Hz,即 s⁻¹,表示时,将其固定数值取为 9,192,631,770 来定义秒。

2、米:

米的新的新定义实质上与现有的相同,但表达更为严格。

  • 过去定义:

  • 英文原文:The metre is the length of the path travelled by light in vacuum during a time interval of 1/299,792,458 of a second.

  • 中文:光在真空中于 1/299,792,458 秒内行进的距离。

  • 2019年定义:
    英文决议原文:The metre, symbol m, is the SI unit of length. It is defined by taking the fixed numerical value of the speed of light in vacuum c to be 299,792,458 when expressed in the unit m⋅s⁻¹, where the second is defined in terms of the caesium frequency ΔνCs.

  • 中文决议:米,符号 m,SI 的长度单位。当真空中光的速度 c 以 单位 m/s 表示时,将其固定数值取为 299 792 458 来 定义米,其中秒用ΔνCs定义。

3、千克:

千克的新定义有根本上的重大改变,它不再依赖人造物(国际千克原器),改以普朗克常数联系电磁波频率和等效质量。

  • 过去定义:

  • 英文原文:The kilogram is the unit of mass; it is equal to the mass of the international prototype of the kilogram.

  • 中文:千克是一个质量单位;千克与国际千克原器的质量相等

  • 2019年定义:
    英文决议原文:The kilogram, symbol kg, is the SI unit of mass. It is defined by taking the fixed numerical value of thePlanck constant h to be 6.62607015×10⁻³⁴ when expressed in the unit J⋅s, which is equal to kg⋅m²⋅s⁻¹, where the metre and the second are defined in terms of c and ΔνCs.

  • 中文决议:千克,符号 kg,SI 的质量单位。当普朗克常数h以 单位 J⋅s,即 kg⋅m²⋅s⁻¹,表示时,将其固定数值取为 6.62607015×10⁻³⁴ 来定义千克,其中米和秒用 c 和 ΔνCs定义。

4、安培:

安培的新定义有根本上的重大改变。旧定义中,安培与两条无限长且截面积可忽略的导体有关,这样的条件在现实中并不存在。因此,改用了基本电荷 e 重新定义安培,这样的条件可以在实验室中重现,同时较简单易明。在新定义中,安培只是跟“秒”有关,与“米”和“千克”无关。

过去定义:

  • 英文原文:The ampere is that constant current which, if maintained in two straight parallel conductors of infinite length, of negligible circular cross-section, and placed 1 m apart in vacuum, would produce between these conductors a force equal to 2×10⁻⁷ newton per metre of length.

  • 中文:真空中,截面积可忽略的两根相距 1 米的无限长平行圆直导线内,通以等量恒定电流时,若导线间相互作用在每米长度上的力为 2×10⁻⁷ 牛顿,则每根导线中的电流为 1 安培。

  • 2019年定义:
    英文决议原文:The ampere, symbol A, is the SI unit of electric current. It is defined by taking the fixed numerical value of the elementary charge e to be 1.602176634×10−19 when expressed in the unit C, which is equal to A⋅s, where the second is defined in terms of ΔνCs.

  • 中文决议:安培,符号 A,SI 的电流单位。当基本电荷 e,以单位 C,即 A·s,表示时,将其固定数值取为1.602176634×10⁻¹⁹来定义安培,其中秒用ΔνCs定义。

5、开尔文:

开尔文的新定义有根本上的重大改变。旧定义中,热力学温度单位与水的三相点有关,新定义以玻尔兹曼常数联系温度和能量。

  • 过去定义:

  • 英文原文:The kelvin, unit of thermodynamic temperature, is 1/273.16 of the thermodynamic temperature of the triple point of water.

  • 中文:开尔文,热力学温度单位,等于水的三相点的热力学温度的1/273.16。

  • 2019年定义: 
    英文决议原文:The kelvin, symbol K, is the SI unit of thermodynamic temperature. It is defined by taking the fixed numerical value of the Boltzmann constant k to be 1.380649×10⁻²³ when expressed in the unit J⋅K⁻¹, which is equal to kg⋅m2⋅s−²⋅K⁻¹, where the kilogram, metre and second are defined in terms of h, c and ΔνCs.

  • 中文决议:开尔文,符号 K,SI 的热力学温度单位。当玻尔兹曼常数k 以单位J⋅K⁻¹,即 kg⋅m2⋅s⁻²⋅K⁻¹,表示时,将其固定数值取为1.380649×10⁻²³ 来定义开尔文,其中千克、米和秒用h, c 和ΔνCs定义。

6、摩尔:

摩尔的新定义有根本上的重大改变。原有定义中,摩尔与另一基本单位“千克”有关。新定义中,利用物理常数阿伏伽德罗数直接定义了摩尔。

  • 过去定义:

  • 英文原文:The mole is the amount of substance of a system that contains as many elementary entities as there are atoms in 0.012 kilogram of carbon-12. When the mole is used, the elementary entities must be specified and may be atoms, molecules, ions, electrons, other particles, or specified groups of such particles.

  • 中文:1摩尔是指系统所含的基本微粒个数等于12克的碳-12。当使用摩尔时,基本粒子可以是原子、分子、 离子、电子,其它任意粒子或粒子的特定组合。

  • 2019年定义:
    英文决议原文:The mole, symbol mol, is the SI unit of amount of substance. One mole contains exactly 6.02214076×10²³ elementary entities. This number is the fixed numerical value of the Avogadro constant, NA, when expressed in the unit mol⁻¹ and is called the Avogadro number.

  • The amount of substance, symbol n, of a system is a measure of the number of specified elementary entities. An elementary entity may be an atom, a molecule, an ion, an electron, any other particle or specified group of particles.

  • 中文决议:摩尔,符号 mol,SI 的物质的量的单位。1 摩尔精确包含 6.02214076×10²³个基本粒子。该数即为以单位mol⁻¹表示的阿伏伽德罗常数NA的固定数值,称为阿伏伽德罗数。

  • 一个系统的物质的量,符号 n,是该系统包含的特定基本粒子数量的量度。基本粒子可以是原子、分子、 离子、电子,其它任意粒子或粒子的特定组合。

7、坎德拉:

坎德拉的新定义实质上与现有的相同,但表达更为严格。

  • 过去定义:

  • 英文原文:The candela is the luminous intensity, in a given direction, of a source that emits monochromatic radiation of frequency 540×10¹² Hz and that has a radiant intensity in that direction of 1/683 watt per steradian.

  • 中文:坎德拉是发出 540 x 10¹² Hz 频率的单色辐射源在给定方向上的发光强度,该方向上的辐射强度为 1/683 W/sr。

  • 2019年定义:
    英文决议原文:The candela, symbol cd, is the SI unit of luminous intensity in a given direction. It is defined by taking the fixed numerical value of the luminous efficacy of monochromatic radiation of frequency 540×10¹² Hz, Kcd, to be 683 when expressed in the unit lm⋅W⁻¹, which is equal to cd⋅sr⋅W⁻¹, or cd⋅sr⋅kg⁻¹⋅m⁻²⋅s³, where the kilogram, metre and second are defined in terms of h, c and ΔνCs.

  • 中文决议:坎德拉,符号 cd,SI 的给定方向上发光强度的单位。 当频率为540×10¹² Hz的单色辐射的发光效率以单位lm⋅W⁻¹,即cd⋅sr⋅W⁻¹, 或 cd⋅sr⋅kg⁻¹⋅m⁻²⋅s³,表示时,将其固定数值取为 683 来定义坎德拉,其中千克、米、秒 分别用 h, c和ΔνCs定义。

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