物理量

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在物理學中,物理量(英語:physical quantity)是指物質、物體、系統、現象、過程等,能用嚴謹的操作型(可观察、可测量、可操作)定義來度量,進而可量化的“性質”。

藉由度量出來的結果,稱為測量值(measured value)或测得值;測量值必須以數值和單位(通常偏好國際單位制單位)的積來表達;此外,用測量值表示物理量时,依其性质可再賦予方向性。

成分

根據ISO 80000-1, 物理量的任何值或大小均可表示為與該量的單位的比較。 物理量 Z 的值表示為數值 {Z}(純數)和單位 [Z] 的乘積:

Z={Z}×[Z]{\displaystyle Z=\{Z\}\times [Z]}

例如:設Z{\displaystyle Z}為“2米”,那麼,{Z}=2{\displaystyle \{Z\}=2}就是該物理量的數值,而[Z]=metre{\displaystyle [Z]=\mathrm {metre} }就是該物理量的單位。

反之,以任意單位表示的數值可得:

{Z}=Z/[Z]{\displaystyle \{Z\}=Z/[Z]}

如同在公式的科學記數法中變數之間一樣,乘號通常被省略。按照慣例,表達量被稱為數量微積分。在該公式中,單位[Z]{\displaystyle [Z]}可以被視為一種物理尺寸的特定量值,對於此方法,可以查閱量綱分析。

符號與術語

ISO/IEC 80000、IUPAP 紅皮書和IUPAC 綠皮書中列出了使用數量符號的國際建議。 例如,物理量「質量」的建議符號為m,物理量「電荷」的建議符號為Q。

版式

物理量通常以斜體字排版。 而純數字量通常以直立羅馬字體印刷,儘管有時也以斜體形式印刷。初等函數的符號(圓三角、雙曲、對數等)、量的變化(如 Δy 中的 Δ)或運算子(如 dx 中的 d)也建議以羅馬字體列印。

例如:

  • 1或2{\displaystyle {\sqrt {2}}}等實數
  • 自然對數的基數e
  • 虛數i{\displaystyle i}
  • 圓的周長與其直徑的比率π
  • 在 x, y and z數值上的差異δx, Δy, dz
  • sin α, sinh γ, log x

代數對象

標量

標量是有大小但沒有方向的物理量。 其符號通常為拉丁或希臘字母,並以斜體印刷。

向量

向量是具有大小和方向的物理量,其運算遵循向量空間的公理。 作為向量的物理量的符號採用粗體、底線或上方帶有箭頭。 例如,如果 u 是粒子的速度,則其速度的直接符號為 u, u, 或u→{\displaystyle {\vec {u}}}.

張量

標量和向量為最簡單的張量,可以用來描述更普遍的物理量。 例如,柯西應力張量的大小、方向和定向性質。

国际单位系统中的物理量

1971年,在第十四屆國際度量衡大會(英語:General Conference of Weights & Measures)中,選擇了以 7 個物理量作為基本量的國際單位系統,其七個“基本物理量”如下:

量 大陸地區
用的单位名称
台灣
用的單位名稱
单位符号 曾用定義
长度 米 公尺 m 光在真空中,1/299,792,458秒之時間間隔內所經過的路徑長。
质量 公斤 公斤 kg 以铂铱合金制成、底面直径为39毫米、高为39毫米的国际千克原器(圆柱体)的质量定義为1千克。目前它保存在法国巴黎的国际计量局裡。
时间 秒 秒 s 銫-133原子基態的一特定輻射光波震動9,192,631,770次所需要的時間。
电流 安[培] 安培 A 電流流過自由空間中兩條相距1米,其截面積可忽略的細長直導線,若两导线间單位長度之互作用力大小為2x10−7N,此電流為標準的1安培。
热力学温度 开[尔文] 克耳文 K 水三相點之热力学温度的 1/273.16
物质的量 摩[尔] 莫耳 mol 一系統物質的量,其系統所包含的基本單元數和0.012 kg碳-12的原子數目相等。
发光强度 坎[德拉] 燭光 cd 光源發出頻率為540x1012Hz的單色輻射,在某給定方向上的發光強度,而此方向上每一個球面的輻射強度為1/683(w/sr.)

参见

  • 科学哲学
  • 量 (物理)
    • 可觀察量
    • 具体量(英语:Specific quantity)

注释

  1. 在第26届国际计量大会中,物理量的定义被修正,因此此处的定义已经过时,更多信息见国际单位制基本单位

外部連結

  • BIPM-base units (页面存档备份,存于互联网档案馆)

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