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质量单位的解析

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 单位

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在国际单位制(SI)的七大基石中,包含了我们日常接触与科学研究中不可或缺的计量标准:长度(米)、质量(千克)、时间(秒)、电流(安培)、热力学温度(开尔文)、物质的量(摩尔)和发光强度(坎德拉)。今日,我们将聚焦于这些单位中的一个核心成员——质量单位,

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国际单位制(SI)的七大基石中,包含了我们日常接触与科学研究中不可或缺的计量标准:长度(米)、质量(千克)、时间(秒)、电流(安培)、热力学温度(开尔文)、物质的量(摩尔)和发光强度(坎德拉)。今日,我们将聚焦于这些单位中的一个核心成员——质量单位,而生活中常见的质量单位有:吨(t)、千克(kg)、克(g)、毫克(mg)、微克(µg)等等。

定义:在国际单位制中,质量的基本单位是“千克(kg)”又作“公斤”。最初规定1立方分米的纯水在4℃时的质量为1kg。1779年,人们据此用铂铱合金制成一个标准千克原器,存放在法国巴黎国际计量局,后称国际千克原器,自2019年5月20日起,1千克将定义为“对应普朗克常数(符号是h)为6.62607015×10⁻³⁴J·s时的质量单位”。其原理是将移动质量1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量。

下面我们就来了解一下,在日常生活中除了我们经常使用的质量单位外,还有哪些是我们所不知道的。

质量单位(从大到小):尧吨(Yt)、泽吨(Zt)、艾吨(Et)、拍吨(Pt)、太吨(Tt)、吉吨(Gt)、兆吨(Mt)、千吨(Kt)、吨(t)、千克(kg)、克(g)、毫克(mg)、微克(µg)、纳克(ng)、皮克(pg)、飞克(fg)、阿托克(ag)、仄普托克(zg)、幺克(yg)、柔克(rg)、夸克(qg)等。

各位无需焦急,请让我细细讲述。


1.单位换算中(从大到小):尧吨(Yt)、泽吨(Zt)、艾吨(Et)、拍吨(Pt)、太吨(Tt)、吉吨(Gt)、兆吨(Mt)、千吨(kt)、吨(t),每级单位缩小 1000倍(即 10³)。

1尧吨(Yt)=10²⁷千克(kg)

1泽吨(Zt)=10²⁴千克(kg)

1艾吨(Et)=10²¹千克(kg)

1拍吨(Pt)=10¹⁸千克(kg)

1太吨(Tt)=10¹⁵千克(kg)

1吉吨(Gt)=10¹²千克(kg)

1兆吨(Mt)=10⁹千克(kg)

1千吨(Kt)=10⁶千克(kg)

1吨(t)=10³千克(kg)

应用场景:

尧吨(Yt):太阳系行星总质量约4.5Yt。

泽吨(Zt):地球质量约6Zt。

艾吨(Et):地壳总质量约2.8Et。

拍吨(Pt):海洋总水量约1.4Pt。

太吨(Tt):全球碳排放量(年约50Tt)。

吉吨(Gt):极地冰盖总质量(南极冰盖约 26.5 × 10⁶ Gt)。

兆吨(Mt):用于描述自然或人为大规模事件(如汤加火山爆发释放能量等效约 10 Mt TNT)。

千吨(Kt):适用于人类可直观感知的宏观质量(如一艘驱逐舰排水量约 8 kt)。

吨(t):船舶载重、工业原料(如钢材)、小型货物运输。

2.单位换算中(从大到小):千克(kg)、克(g)、毫克(mg)、微克(µg)、纳克(ng)、皮克(pg)、飞克(fg)、阿托克(ag)、仄普托克(zg)、幺克(yg)、柔克(荣托克)(rg)、亏克(亏托克)(qg),每级单位缩小 1000倍(即 10³)。

1千克(kg)=10⁰千克(kg)

1克(g)=10⁻³千克(kg)

1毫克(mg)=10⁻⁶千克(kg)

1微克(µg)=10⁻⁹千克(kg)

1纳克(ng)=10⁻¹²千克(kg)

1皮克(pg)=10⁻¹⁵千克(kg)

1飞克(fg)=10⁻¹⁸千克(kg)

1阿托克(ag)=10⁻²¹千克(kg)

1仄普托克(zg)=10⁻²⁴千克(kg)

1幺克(yg)=10⁻²⁷千克(kg)

1柔克(rg)=10⁻³⁰千克(kg)

1亏克(qg)=10⁻³³千克(kg)

应用场景:

千克(kg):从菜市场到太空实验室无处不在。

克(g):用于食品、小件物品。

毫克(mg):药品剂量(如维生素C片500mg)。

微克(µg):激素检测(如甲状腺素0.1-5µg/dL)。

纳克(ng):DNA测序(人类基因组单倍体≈3.2ng)。

皮克(pg):单细胞质量(如红细胞≈1pg)。

飞克(fg):病毒颗粒,(流感病毒≈0.1-10fg)。

阿托克(ag):实验室可测最小质量约阿托克(ag)级,更小尺度依赖理论计算。如:纳米粒子(金纳米粒≈0.5ag)。

仄普托克(zg):用于粒子物理、纳米科技及精密化学领域,描述基本粒子和微观结构的质量。

幺克(yg):质子电量(≈1.67yg)。

柔克(rg):柔克是目前SI单位制中最小的实用质量单位。如:电子质量(≈0.911rg)。

亏克(qg):量子涨落,弦理论。

3.单位换算中(从大到小):昆塔克(Qg)、容纳克(Rg)、尧克(Yg)、泽克(Zg)、艾克(Eg)、拍克(Pg)、太克(Tg)、吉克(Gg)、兆克(Mg)、分克(dg)、厘克(cg)。

1昆塔克(Qg)=10³⁰克

1容纳克(Rg)=10²⁷克

1尧克(Yg)=10²⁴克

1泽克(Zg)=10²¹克

1艾克(Eg)=10¹⁸克

1拍克(Pg)=10¹⁵克

1太克(Tg)=10¹²克

1吉克(Gg)=10⁸克

1兆克(Mg)=10⁶克

1分克(dg)= 10⁻¹ 克

1厘克(cg)= 10⁻² 克

应用场景:

尧克(Yg):行星或大型天体质量估算。

泽克(Zg):地壳板块或海洋总质量计量。

艾克(Eg):全球水资源或冰川质量统计。

拍克(Pg):二氧化碳年排放量、生物圈碳储量。

太克(Tg):火山喷发物、大气污染物总量(如二氧化硫)。

吉克(Gg):工业原料批量生产(如钢铁、水泥)。

兆克(Mg):货物运输、车辆载重计量。

以上便是各基本单位的换算与理解。除此之外,尚有哪些质量单位呢?让我们继续探索下去。

知识拓展A:

中国传统市制单位(现代):担、公斤、斤、两、钱、分。

1担=100斤=50千克

1公斤=2斤=1千克=1000克

1斤=10两=0.5千克=500克

1两=10钱=0.05千克=50克

1钱=10分=0.005千克=5克

1分=0.5克

担:粮食、货物计量(如“一担米”“两担柴”)。

公斤、斤:日常购物常用(如蔬菜、水果、食品零售等)

两、钱:多见于中药材等传统领域,古代1斤 = 16两(故有“半斤八两”之说)。

分:市制单位中“分”以下无官方定义的细分单位。

中国古代的质量单位(古代):石、钧、斤、两、锱、铢、圭、粟。

1石=4钧=120斤

1钧=30斤

1斤=16两

1两=24铢

1锱=6铢

1铢=10圭

1圭=6粟

石:唐宋时期,江淮地区因实用关联(一石粮食约等于一人挑担的重量,即“一担”),民间逐渐俗读为 dàn,但官方和书面语仍保持 shí 。两种读音均有依据,选择需结合语境。若用户需严格还原历史语境,推荐 shí;若为通俗表达, dàn 更通用 。

斤:唐以前约250克,明清时期约596克,后统一为500克。

两:16两 = 1斤,1两 = 24铢(汉代至清代沿用)。

锱:1锱 = 6铢 = 1/4两(常见于成语“锱铢必较”)。

铢:汉代最小质量单位,24铢 = 1两(汉代标准),经考古推算1铢约合现代0.65克。唐高祖武德四年(621年)铸“开元通宝”,以“钱”替代铢(1钱=10分),终结了761年的铢制货币史。

粟:“粟”在中国古代度量衡体系中,是一种极微小的质量(重量)单位,以1粒粟重约0.015克推算:1粟 ≈ 0.0025克(1铢 = 10圭 = 60粟 ≈ 0.15克,故1粟 ≈ 0.0025克)。

质量单位的解析

不同朝代1斤和1两对应大概克数:

战国/秦:1斤≈250克,1两≈15.6克

汉代:1斤≈250克,1两≈15.6克

三国(魏):1斤≈220克,1两≈13.75克

唐代:1斤≈596~672克,1两≈37.3~42克

宋代:1斤≈640克,1两≈40克

明清:1斤≈596克,1两≈37.3克

注1:唐代推行“大制”(民用)与“小制”(官方专用),大制1斤约667克,小制1斤约222克。

特殊质量单位1:镒(yì),锊(léi)。

镒:20两或24两(说法不一),主要用于计量黄金等贵重物品。例如:黄金四十镒。

锊:西周时期3锊=20两,具体数值无明确记载,用于计量物品数量(如丝、布等),现代汉语中已罕见使用,基本淘汰,仅学术研究使用。

知识拓展B:

英制与美制单位:磅(Ib)、英石(stone)、夸特(quarter)、英担、英钱(dwt)、盎司(oz)、短吨(st)、长吨(lt)。

1磅(Ib)≈0.4536千克

1英石=14磅≈6.35千克

1夸特=2英石≈12.7千克

1英担=112磅≈50.8千克(英制)

1英担(短担)=100磅≈45.4千克(美制)

1 英钱=0.05金衡盎司≈ 1.555克

1盎司(常衡)≈18.23英钱≈28.35克

1盎司(金衡)=20英钱≈31.103克

1短吨=2000磅≈907千克(美制)

1长吨=2240磅≈1016千克(英制)

磅:用于体重、广泛用于商业标签(如食品包装)。

英石:常见于人体体重描述。

英钱:是贵金属专用计量,现代主要用于珠宝与牙科领域。

长吨:用于大宗货物(如船舶吨位)。

短吨:用于矿产、农产品贸易。

盎司(oz):分常衡盎司(28.35克)与金衡盎司(31.103克),后者用于贵金属(如黄金)。

特殊单位2:克拉(carat)、格令(gr)、打兰(dr)。

1克拉 = 0.2克,专用于宝石质量(如钻石)。

1格令 ≈ 0.0648克,见于弹药、贵金属领域。在英制药衡体系中,格令作为微量药物(如阿司匹林)的剂量单位,1格令 ≈ 65毫克。

金衡制:1打兰 = 24格令≈1.555克;20打兰 = 1金衡盎司≈31.103克

常衡制:1打兰= 1/16常衡盎司≈1.772克;16打兰 = 1常衡盎司≈28.35克

药衡制:1打兰=60格令≈3.9克

注2:金衡制单位:主要用于计量贵金属(如黄金、白银)和宝石,是英制质量单位体系的一部分。

      常衡制单位:用于一般商品计量,1打兰≈ 1.772克。

知识扩展C:

其他国家质量单位:贯(日本传统)、公担、马克。

1贯≈3.75千克(约1000文钱的质量)

1公担=100千克(德国、法国)

1马克≈234克(已淘汰,全面转向公制)


特殊单位3: GMU、M⊙、mp。

1GMU≈10¹²M⊙

1 M⊙≈1.989×10³⁰千克(一般简化为 2.0×10³⁰千克)。

1mp≈2.17651×10⁻⁸千克(即21.7651µg)不确定度约±0.0013 μg 。

GMU:银河系质量单位,描述星系团或超大质量结构。

M⊙:太阳质量单位(Solar mass)是天文学中专门用于衡量恒星、星系等超大质量天体的标准单位,符号为 M⊙。因其数值巨大(约10³⁰千克量级),在地球或行星尺度上不适用,⊙代表太阳。

mp:普朗克质量(Planck mass,记为 mp)是理论物理学中的基本质量单位,也是被广泛认为的自然界中存在意义的最小质量单位。由三个宇宙基本常数(引力常数 G、光速 c 和约化普朗克常数 ℏ)组合定义。其更小单位是人为约定的度量工具,而普朗克质量是自然常数导出的物理极限,与时空本质直接相关。

注3:例如银河系中心黑洞质量约为400万 M⊙,某些巨椭圆星系质量可达千亿 M⊙。

最后一个问题:质量和重量是否为同一概念?它们之间存在哪些差异?

结束语:从小小的市井秤砣到遥远的太空探测器,质量单位丈量着人类文明的广度;从铱铂合金原器到量子世界的不变常数,它亦是理性思维深邃的象征。于微观粒子与宏观宇宙的交响中,质量单位恒久镌刻着我们对物质世界无穷奥秘的好奇与崇敬。

(责任编辑:化学自习室)
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