GB T 3101-1993 有关量、单位和符号的一般原则.pdf
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1、中华人民共和国国家标准GB 3101- 93 有关量、单位和符号的一般原则代替Gll3101 86 引言Quantities and units-General principles 本标准等效采用国际标准ISO31 o, 1992量和单位第零部分g一般原则。本标准是目前已经制定的有关量和单位的一系列国家标准之一,这一系列国家标准是:Gl3 3100 国际单位制及其应用;GB 3101 有关量、单位和符号的一般原则zGB 3102. 1 空间和时间的量和单位gGB 3102. 2 周期及其有关现象的量和单I;GB 3102. 3 力学的量和单位:c;B 3102. 4 热学的量和单位:GB 3
2、102. 5 电学和磁学的量和单位gc;B 3102. 6 光及有关电磁辐射的量和单位eGB 3102. 7 声学的量和单位;GB 3102. 8 物理化学和分子物理学的量和单位;c;B 3102. 9 原子物理学和核物理学的量和单位gc;B 3102. 10 核反应和电离辐射的量和单位,c;1i 3102. 11 物理科学和技术中使用的数学符号;GB 3102. 12 特征数;Gil 3102. 13 固体物理学的量和单位。上述国家标准贯彻了中华人民共和国计量法、中华人民共和国标准化法、国务院子1984年2月27日公布的关于在我国统一实行法定计量单位的命令和中华人民共和国法定计量单位儿1 主
3、题内容与适用范围本标准规定f各科学技术领域使用的量、单位和符号的一般原则。其中包括物理量、方程式、量和单 贯单位制,特别是国际单位制的原则说明。本标准适用于各科学技术领域。2 量和单位2. 1 物理盐、单位和数值在GB3101和GB3102. 1 3102. 13中只处理用于定量地描述物理现象的物理量。物理量可分为很多类,凡可以相互比较的量都称为同一类量,例如:长度、直径、距离、高度和波长等就是同类量。在l,;J一类挝中如选出某一特定的量作为一个称之为单位的参考量,则这一类量中的任何其他量,都可用这个单位勺个数的乘积表示,而这个数就称为该量的数值。国家技术监督局199312 27批准1994
4、07 01实施39 GB 3101 93 j?i1J 俐的条i曹线的波长为2 5. 896 10 m A为物理址波长的符号,m为长度单位米的符号,而5.89610;则是以米作单位时,这一波长的数值。投ht和单位的正规表达方式,这关系可以写成A=A)A 式中,A为某物理茧的符号,A为某一单位的符号,而A则是以单位A表示茧A的数值。对于失i共和张址,其分量亦可按上述方式表示。吉日将某量周另伞单位表示而此单位等于原来单位的是倍,则新的数值等于原来数值的1是倍。因此作为数值和单位的乘积的物理量,与单位的选择无关。例把波长的单位由m改成nm,为原单位m的10倍,使量的数值为用m表示时的量的数值的lo倍,
5、于是, s. 896 10 m = s. 896 X 10 109 nm= 589. 6 nm 关于数值表示法的说明:为f区别量本身和周待定单位表示的量的数值,尤其是在图表中用特定单位表示的量的数值,可用1-71j两种方式之表示:a. 用量与单位的比值,例如,.l/nm = 589. 6; b. 把髦的符号加上花括号,并用单位的符号作为下标,例如:.589. 6。但是,第一种方式较好。2.2 睦相方程2. 2. 1 量的数学运算两个或两个以上的物理量,只要都属于可相比较的同一类量,就可以相加或相减。物理最吁按代数法则与另外的物理量相乘或相除。A和B两个量的乘积和商应满足下列关系AB= AB)
6、ABJ 主一丛lA B B) BJ 因此,乘积A)B)为量AB的数值AB),而乘积AB为量AB的单位AB.同样,商A/B为量.4的数值A剖,而商A/B为量A/B的单位A/BJ。例z作匀速运动的质点的速度u为:v = l/t 式中,f为在时间间隔t内所经过的距离。因此,若质点在时间可隔t=2s内所经过的距离1=6m,则速度u等于m-s q 一M二h一Z U Io GB 310193 指数、xJ数和二角函数等函数中的变堪都是数、数值或址的量纲A的组合(参阅2.2.6)。例:cx(17lk7), In (户kP江), sin,sin(wt) 注网个l,ij贯址的比和该比的时数,如该比的对数,都是不同
7、的量。2. 2. 2 监Jr科式和数值方程式h刺学技术中所用的方程式有两类一类是量方程式,其中用物理量符号代表量值(即数值单位);另A类处数值厅程式。数值方程式与所选用的单位有关,而量方程式的优点是与所选用的单位尤关。因此,通常都优先采用址h程式。例:在2.2. 1条巾己给出的争个简单的量方程式z lit 如分另lj用米每小时、米和秒作为速度、长度和时间的单位,则可导出下列数值方程式:vkm/h 3. 6/m川,在此方程中所出现的数字“3.6”是由所选择的特定单位造成的。如作另外的选择,因lj此数字即随之改变。如在此方程式中删去表明单位符号的下标,则得: v 3. 6 I I t 这是个不再与
8、所选用的单位无关的方程式,所以不宜使用。如果要采用数值方程式,则在文中必须指明民户,仪。2.2. 3 经验常茧或常数根据经验得出的关系常采用某些物理量的数值方程式表示,它与具体物理量的单位有关。这种数值间的纶验关系式也可以转换为包含一个或多个经验常量的量方程式,这种量方程式的优点是方程式的形式与单位的选择无关。但是,与采用其他物理量的情况一样,方程式中的经验常量的数值与所用的单位台关。例在某观测点有几个单摆,每个单摆的长度f和周期T的测量结果可以表示为一个量方程式:T = C 1112 式中,经验常量C为:c: = z. 006 s/m112 理论表明,c:=z时.12 .式中g为当地自由落体
9、加速度。2.2.4 量方程式中的数字因数量方程式有时包含数字因数,这些数字因数与方程式中量的定义有关。例l:质量为m,速度为u的质点的动能E,为2Ek = mv2 例2:半径为r的球体在电容率为的介质中的电容C为:c = 47r盯2. 2. 5 量制和量的方程式:基本量和导出量物理量是通过描述自然规律的方程式或定义新量的方程式而相互联系的。为制定单位制和引入量纲的概念通常把某些量作为互相独立的,即把它们当作基本量,而其他量则根据这些基本最来定义,或用方程式来表示。后者称为导出量。用多少或用哪些鼓作为基本茧,只是一个选择问题。II GB 31Q1-9 3 在c;B3101和GB3102. 1 3
10、102. 13中所包括的全部物理量,都是以七个基本量即长度、质量、时间、电流、热J学温度、物质的址和发光强度为基础的。2. 2. 6 址的址纲if . j止Q口I以用其他虽以方程式的形式表示,这一表达形式可以是若干项的和,而每一项又可表示为所选定的一组基本单A.H ,L,的乘为之积,有时还乘以数字因数,RIJ,ABC 而各Jgj(tJ茶水i过组的指数阳,r.)则相同。二是.lit Q的培纲可以表示为量纲积dim Q = A B C 式巾,A,B,c:,表示基本盘A,H,L,的量纲而,y,则称为量纲指数。所有垃纲指数都等于:苓的量,往往称为无量纲量。其量纲积或量纲为ABC二1。这种量纲的址发示为
11、数。例若以L,M和T分别表示三个基本量长度、质量和时间的最纲,则功的量纲可表示为dimW= LMl 2,其量纲指数为2 1与一2。在以七个基本量:长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度为基础的量制中,其基本址的结纲可分别用l,M,T,J,8,N和J表示,而量Q的量纲则一般为2dim Q = L M T I 8 N J 例:量量纲速度l,T 角速度T- 力LMT 2 能LMT 情I,MT-28-1 电位L肌T31 I 介电常数,(电容率)I. M TI 傲通量I.Mf I 1 照度I. z J 摩尔精LMT 8 N 1 法拉第常数TIN 1 相对密度在(;83101和GB3102
12、. 1 3102. 13中各物理量的量纲均未明确指出。2. 3单位2. 3. 1 贯单位市j单itr.可以任意选择,但是,如果对每一个量都独立地选择个单位,则将导致在数值方程中出现附加的数宇l切数。不过可以选择一种单位制,使包含数字因数的数值方程式同相应的量方程式有完全相同的形式,这样在实用中比较方便。对有关量制及其方程式而言,按此原则构成的单位制称为一贯单位制,简称为一贯制。在贯制的单位方程中,数字因数只能是I,SI就是这种单位制。Xt F特定的娃制和方程系,获得贯单位制,应首先为基本量定义基本单位,然后根据基本单位通过it数去矶、式为每A个导出量定义相应的导出单位。该代数表示式,由量的量纲
13、积见2.2.6)以基本单位的符号替换基本量纲的符号得到。特别是,量纲一的量得到单位l。在这样的一贯单位制中,用基本单12 GB 3101 - 9 3 位表凉的导出单位的式中不会出现非1的数字因数。虽方程式速度U二dl/dt力F=mdl/dt 功能E 1 ,=-mv 2 势能A, =mgh 能1 E=-mv+mgh 2 相对密度d=f_ Pc 2, 3, 2 SJ单位及其十进倍数和分数单位量纲LT MJ,T MLT- MLT MLT 1 导出单位符号m/s kg m/s kg m/s kg m/s kg m2/s 1 国际单位制(SystemeInternational dUnites)这一名称
14、和它的国际简称缸,是1960年第11届国际计量大会通过的。这一单位制中包括:基本单位包括辅助单位在内的导出单位它们一起构成一贯制的SI单位。有关国际单位制的全面介绍,见GB3100。2,3,2,1 基本单位表l列出了7个基本单位。表1SI基本单位量的名称单位名称度米质量干克(公斤时间秒电流安培热力学温度开尔文物质的量摩尔发光强度坎德拉2, 3,2,2 包括辅助单位在内的导出单位单位符号口1kg F号A K mo! cd 拨照下列方式进行符号替换,可从量纲积得到用基本单位表示的一贯制导出单位L m M-kg T s I-A K N mol J cd 1960年,同际汁量大会将弧度和球面度两个SI
15、单位划为“辅助单位”。量单位名称单位符号平面角弧度rad 立体角球面度Sr .J,J GB 3101- 9 3 1980年,国际i十量委员会决定,将国际单位制的辅助单位归类为无量纲导出单位。平面角和立体角的一贯制单位是数字1。在许多情况下,用专门单位弧度(rad)和球面度(sr)则比较合适。伊l古口挝速度角速度力能倘电位介电常数,(电容率)碰通量照度摩尔;脑法拉第常数相对密度用七个基本单位(以及辅助单位)表示的SI单位符号m/s rad/s或s kg m/s kg m2 /s kg m/Cs K) kg m/(s A) A s/(kg m3) kg m2/(s2 A) cd sr/m2 kg
16、m2/(s2 K mol) A s/mol 1 有些导出单位有专门名称和符号,其中经国际计量大会通过的列于表2和表3中。表2包括SI辅助单位在内的具有专门名称的引导出单位SI 导出单主址的名称名称符号用SI基本单位和SI导出单位表示平面J角弧度rad I rad! m/ml 立体角球面度sr I sr! m2/m2! 频率赫兹Hz !Hzls- J 牛顿N JNJkgm/s 压力.JF.强,应力帕斯卡1Pa I Pa! N/m2 能撞功热量焦t耳J !JJNm 功卒,辐1射能通量瓦特w 1w1J/s 电荷古tl库仓c 1c1As 电I电动特电位,(电势)伏特v I Vl W/A 电容法拉F I
17、 Fl C/V 电阻欧姆。1 01 V/A ilJ导西I丁子1s 1s1n 磁通地l韦伯JWb !WbJVs 磁通量1密度磁感应强度特斯拉T I T I Wb/m 电感亨if!JJ H JH!Wb/A 摄氏混度摄氏度c l1K 光通量流明Im ! Im 1 cd sr 光照度勒克斯Ix 1 lxl lm/m2 1 ) 报氏度是用来表F摄氏温度值时单位开尔文的专门名称(参阅Gil3102. 4中41. a和42. a) 44 GB 3101- 93 友3由于人类健康安全防护上的需要而确定的具有专门名称的SI导出单位SI 导出单位lit 的丰4称名称符号用SJ基本单位和SJ导出单位表示放射性1活度
18、贝可勒尔Ilq lBqls 吸收剂量比授f能戈瑞Gy 1Gy1 J/kg 比释动能剂量当量希沃特Sv 1Sv1 /kg 在组合形式的单位中,用专门名称和符号往往是有益的。例1利用导出单位焦耳(j=m2kgs2)可以写出下列量的单位量SI单位符号摩尔炳J K mo! 例Z:利用导出单位伏特(1 V =I m kg s A )可以写出下列量的单位量SI单位符号介电常数,(电容率)s A m斗 v 2. 3.2. 3 SI词头为了避免过大或过小的数值,在SI的单位中,还包括SI单位的十进倍数和分数单位,它们是利用去4的词头(SI词头)加在SI单位之前构成的。表4SI词头词头名称网数符号英文中文1 O
19、 yotta 尧官y 1 o zetta 泽它z 1 o exa 艾可萨E 1 O peta 拍官p 10 tera 太拉T 10 gig a 吉L咖1G l O mega 兆M 1 O kilo 干k IO hecto 百h 1 O dee a 十da 10 deci 分d 10 centt 厘c 10 milli 毫m 10 ; micro 微 1 () nano 纳【诺1n l 0 p.co 皮可p l 0 fem to 飞母托f l 0 at to 阿托1a l 0 zepto 仄普托2 l 0 yocto 么科托y 15 GB 31Q1 9 3 词头的使用见3.2. 4条。2. 3.
20、 3单位司任何量纲的茧的SI一贯单位都是一,符号是1。在表示量值时,它们一般并不明确写出。例折射率nl.5311. 53 对7某些结单位1是否用专门名称,取决于具体情况。例平面角0. 5 rad= 0. 5 立体角。2.3sr=2.3场量级差J,=12Np=12 单位不能用符号1与词头结合,以构成其十进倍数或分数单位,而是用10的幕表示。有时,用时分符号%代替数字O.Olo例反射系数r=O.8=80 % 注zl 在某些地方,用符号坷。(每干代替数字O001.应避免用这一符号2 由于百分和干分是纯数字,质量百分或体积百分的说法在原则上是无意义的。也不能在单位符号上加其他信息如%(,n/m)或%C
21、V/VJ。正确的表示方法是质量分数为0.67或质量分数为67%;体积分数为o.75或体积分数为75%0质量分数和体积分数也可以这样表示,例如5吨怡和4.2 ml/m气不能使用ppm,pphm和ppb这类缩写。2. 3.4 其他单位制和杂类单位力学中的CGS制单位是一贯制的,其三个基本量为长度、质量和时间,相应的基本单位为厘米克秒实际上,这一单位制由于增加了开尔文、摩尔和坎德拉作为基本量热力学温度、物质的量和发光强度的基本单位而扩大了。根据最制与方程式的选择,电学和磁学的单位在CGS制中按几种方式来规定。详细资料见GB 3102. 5附录A。c:c;s制导出单位的专门名称和符号,如达因(dyn)
22、、尔格(erg)、泊CP)、斯托克斯(St)、高斯G)、奥斯特的时和麦克斯韦(Mx)等,都不得与SI并用。在C;B3102. 1 3102. 13中,CGS制导出单位的专门名称在附录中给出。这些附录是参考件,它们不是标准技术内容的补充。当然,还有一些国家选定的非SI的法定计量单位。其中,分、小时和电子伏是国际计量大会允许与SI并用的单位。表5列出了这些单位。6 GB 3101-93 表5可与国际单位制单位并用的我国法定汁量单位峨的名称单位名称单位符号分口n时Aj小时h 日,天d 度。平面角C角分角秒 体积升1,L 质量吨t 原子质量单位u 旋转速度转每分r/min i主度海里n mile 速度
23、节kn 能电于伏eV 级差分贝dB 线密度特克斯Jtex 面积公顷hm I 1严由角t和也庄、骨、砂的持号,在组合单位中A果用)、() (勺的形式例阳小时s1rn用叮阳,2 叶的问个持号属同草地位可任意选用 公顷的l吗际通用符号为ha3 关于符号和数字印刷方面的规定3. 1 娃的符号3. 1. 1 符号与SI单位的关单I m阿甲, ff chi x x x x psi 飞F中百F中omega 。w 。J 51 GB 3101 93 附录A物理量名称中所用术语的规则(参考件)AO 引言切物f唱址龙专门4号称时其名称一般是个与系数(coefficient)、因数或因子(factor)、参数或参I
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