常用单位系统
单位系统，或测量系统，是一组相互关联的单位，用于量化物理属性。理解这些系统至关重要，因为它们构成了全球科学、商业和日常生活的基础。
过去，单位系统常常是本地定义且高度任意的。例如，“英尺”的长度可能因当地尺子的大小而差异显著，导致普遍的不一致。虽然在交通不便的时代，本地单位较为实用，但全球化的到来以及国际商务和科学的发展，突显了统一标准的迫切需求。
标准化单位有助于不同文化和国家之间的清晰沟通，避免混淆。国际单位制（SI）正是为此目的而制定的。然而，尽管全球推广努力，仍有一些其他单位系统广泛使用，尤其是美国习惯单位和英制系统。这就需要能够在这些系统之间进行转换。
什么是测量单位？
测量单位是定义的物理量的标准大小，用作标准参考。任何相同类型的量都可以用这个标准单位的倍数来表示，从而实现一致和可重复的测量。
国际单位制（SI）
国际单位制（SI），源自法语的Système International d'Unités，是现代的公制体系，也是全球最广泛采用的测量系统。它设计为一个连贯且合理的体系，建立在精确定义的不变自然常数之上，例如光速。
SI是一个不断发展的体系，随着科学理解和测量精度的提高不断完善。它由七个基本单位组成，所有其他单位都由它们派生，并采用一套完整的前缀系统表示十进制的倍数或分数。
国际单位制基本单位
- 米（m）: 长度单位
- 千克（kg）: 质量单位
- 秒（s）: 时间单位
- 安培（A）: 电流单位
- 开尔文（K）: 热力学温度单位
- 摩尔（mol）: 物质的量单位
- 坎德拉（cd）: 光强单位
公制前缀（常用）
SI使用前缀来管理测量的尺度，便于清晰表达极大或极小的数量。
| 文本 | 符号 | 因子 | 幂 |
|---|---|---|---|
| exa | E | 1,000,000,000,000,000,000 | 1018 |
| peta | P | 1,000,000,000,000,000 | 1015 |
| tera | T | 1,000,000,000,000 | 1012 |
| giga | G | 1,000,000,000 | 109 |
| 兆（mega） | M | 1,000,000 | 106 |
| 千（kilo） | k | 1,000 | 103 |
| 赫（hecto） | h | 100 | 102 |
| 十（deca） | da | 10 | 101 |
| (无) | (无) | 1 | 100 |
| 十分（deci） | d | 0.1 | 10-1 |
| 厘米（centi） | c | 0.01 | 10-2 |
| 毫（milli） | m | 0.001 | 10-3 |
| 微（micro） | μ | 0.000001 | 10-6 |
| 纳（nano） | n | 0.000000001 | 10-9 |
| 皮（pico） | p | 0.000000000001 | 10-12 |
| 飞（femto） | f | 0.000000000000001 | 10-15 |
| 阿（atto） | a | 0.000000000000000001 | 10-18 |
SI派生单位
除了基本单位外，SI还包括22个派生单位。这些单位由SI基本单位组合而成，可以是无量纲的，也可以表示为一个或多个基本单位的乘积。常见的例子包括：
- 弧度（rad）: 角度单位
- 牛顿（N）: 力或重量单位
- 瓦特（W）: 功率单位
- 伏特（V）: 电压、电势差单位
- 摄氏度（°C）: 温度单位（在派生尺度上）
被接受用于与SI一起使用的非SI单位
某些非SI单位因其实用性或历史普及而被广泛使用和接受。常见的例子包括：
- 时间：分钟（min）、小时（h）、天（d）
- 温度：度（°C）——非国际尺度上的特定间隔
- 体积：升（L）
- 压力：巴（bar）、毫米汞柱（mmHg）
SI采纳历史
迈向通用公制体系的旅程始于1791年的法国，主要由法国科学院推动。公制体系于1799年在法国正式推出，并在19世纪传播到欧洲各地。到20世纪70年代，全球大部分国家的基于SI的度量标准化基本完成，少数例外包括美国、英国、利比里亚和缅甸。
美国与公制
- 1866： 美国已将公制体系合法化，但尚未广泛采用。
- 1975： 通过了《公制转换法》，将公制体系定为“美国贸易和商业的首选计量系统”。
- 1992： 对《公平包装和标签法》的修正要求食品标签同时标注公制和美国习惯单位。
- 2010年： 1992年的修正案被修订，允许制造商自愿仅使用公制单位进行标签标注。
- 2012： 白宫对一项关于强制推行公制的请愿的回应表明，没有联邦意图强制全国使用，强调个人选择，并指出美国习惯单位是在公制体系内定义的。
英国与公制
- 1862： 开始准备公制转换，公制单位成为合法可用。
- 1965： 政府制定了为期10年的全面公制计划，计划为自愿性质，并提供部分补贴。
- 1969年： 成立了公制委员会，负责推动和协调转换工作。
- 1980： 随着政府更替，公制委员会被废除，未强制推行公制。
- 1989年： 英国选择退出欧洲测量单位指令，再次决定不强制使用公制。
- 1995： 英国完成了部分官方转换，但仍在啤酒销售、道路标志和速度表等方面主要使用英制单位。
- 脱欧后： 一些零售商开始尝试回归英制单位。
其他常用单位制
虽然国际单位制（SI）占主导地位，但历史和文化因素使得其他系统仍在广泛使用。我们的工具便于转换，以弥合这些测量差异。
美国习惯单位（USCS）
美国习惯单位制主要用于美国的商业、社交和个人应用，而SI则用于科学、医疗、工业、政府和军事领域。USCS起源于早期的英制单位，但在1824年制定帝国单位后，二者差异显著。
USCS的历史
- 1824： 英国帝国单位系统的建立标志着与美国使用的单位系统的正式分裂，尽管起源相同，但导致了差异。
- 1893： 门登霍尔令正式将大部分美国习惯单位以米和千克重新定义，将其与SI定义联系起来。
- 1959： 国际码尺和磅协议进一步基于公制单位细化了美国习惯单位的定义。
常用USCS单位
| 类别 | 单位 | 符号 | 近似SI等价 |
|---|---|---|---|
| 长度 | 英寸 | in | 0.0254 meters |
| 英尺 | ft | 0.3048 meters | |
| 码 | yd | 0.9144 meters | |
| 英里 | mi | 1609.344 meters | |
| 面积 | 英亩 | 4046.873 m2 | |
| 通用容量 | 立方英寸 | in3 | 0.0000164 m3 |
| 立方英尺 | ft3 | 0.0283 m3 | |
| 立方码 | yd3 | 0.765 m3 | |
| 液体容量 | 茶匙 | tsp | 4.929 milliliters |
| 汤匙 | tbsp | 14.787 milliliters | |
| 液体盎司 | fl oz | 29.574 milliliters | |
| 杯 | cp | 236.588 milliliters | |
| 品脱 | pt | 473.176 milliliters | |
| 加仑 | gal | 3785.41 milliliters | |
| 干容量 | 干品脱 | 550.610 milliliters | |
| 干夸脱 | 1,101.221 milliliters | ||
| 干加仑 | 4,404.884 milliliters | ||
| 重量/质量 | 盎司 | oz | 28.350 grams |
| 磅 | lb | 453.592 grams | |
| 短吨 | ton | 907.185 kilograms | |
| 长吨 | long ton | 1,016.047 kilograms | |
| 温度 | 华氏度 | °F | (°C 和 K 的科学用法) |
帝国单位制
帝国单位制，也称为英国帝国单位，于1824年正式定义，继承了较早的英制单位。虽然英国部分过渡到SI，但帝国单位在日常生活中仍然常见，该系统也在加拿大和一些前英联邦国家使用。
虽然与美国习惯单位共享许多单位名称，但需要注意的是，某些单位的实际值，尤其是体积单位，可能不同（例如，帝国加仑大于美国加仑）。与USCS不同，帝国单位制通常没有干或液体体积的区分。
帝国单位制的历史
- 1818年： 关于采用公制系统的讨论始于英国议会。
- 1824： 重量与衡量法案建立了帝国单位制，允许使用标有帝国等价单位的旧英制单位。
- 1965： 英国政府正式同意支持自愿公制化的政策。
- 1969年： 度量衡委员会成立以协调过渡，后来于1980年被废除。
- 1989年： 英国再次选择不强制使用公制，避免欧洲计量单位指令的实施。
- 1995： 英国完成了对公制系统的部分官方过渡，但在某些传统用途（如生啤酒、道路标志）中仍保留。
常用英制单位
| 类别 | 单位 | 符号 | 近似SI等价 |
|---|---|---|---|
| 长度 | 英寸 | in | 0.0254 meters |
| 英尺 | ft | 0.3048 meters | |
| 码 | yd | 0.9144 meters | |
| 链 | ch | 20.1168 meters | |
| 弗隆 | fur | 201.168 meters | |
| 英里 | mi | 1,609.344 meters | |
| 英里 | lea | 4,828.032 meters (3 miles) | |
| 面积 | 桩 | 25.293 m2 | |
| 鲁德 | 1011.714 m2 | ||
| 英亩 | 4046.856 m2 | ||
| 体积 | 液体盎司 | fl oz | 28.413 milliliters |
| 吉尔 | gi | 142.065 milliliters | |
| 品脱 | pt | 568.261 milliliters | |
| 夸脱 | qt | 1,136.523 milliliters | |
| 加仑 | gal | 4,546.09 milliliters | |
| 重量/质量 | 盎司 | oz | 28.350 grams |
| 磅 | lb | 453.592 grams | |
| 石 | st | 6.350 kilograms | |
| 英制吨 | t | 1,016.047 kilograms |
为什么需要单位换算？
全球不同单位系统的持续共存凸显了单位换算的不可或缺性。它对于：
- 全球交流与合作： 实现科学研究、工程项目和国际商务中信息与数据的无缝交换，无论当地的测量标准如何。
- 确保准确性与安全： 防止在制造、建筑、航空和医疗等关键领域发生昂贵的错误、误算和潜在危险。
- 促进国际贸易： 跨境标准化产品规格和数量，简化进出口流程。
- 增强日常实用性： 帮助个人理解食谱、旅行距离、产品尺寸及其他测量，在日常生活中遇到不同系统时。
通过提供便捷的工具进行准确的单位换算，本资源旨在简化这些挑战，使多样的测量数据变得可操作且普遍易懂。