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物理量

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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(可觀察、可測量、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[1][2](measured value)或測得值[3];測量值必須以數值單位(通常偏好國際單位制單位)的來表達;此外,用測量值表示物理量時,依其性質可再賦予方向性

成分

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根據ISO 80000-1[4], 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:

例如:設為「2米」,那麼,就是該物理量的數值,而就是該物理量的單位。

反之,以任意單位表示的數值可得:

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

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ISO/IEC 80000IUPAP 紅皮書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

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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或等實數
  • 自然對數的基數e
  • 虛數
  • 圓的周長與其直徑的比率π
  • x, y and z數值上的差異δx, Δy, dz
  • sin α, sinh γ, log x

代數對象

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標量

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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

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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.

張量

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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。

國際單位系統中的物理量

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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:

大陸地區
用的單位名稱
台灣
用的單位名稱
單位符號 曾用定義[a]
長度 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。
質量 公斤 公斤 kg 合金製成、底面直徑為39毫米、高為39毫米的國際千克原器圓柱體)的質量定義為1公斤。目前它保存在法國巴黎國際計量局裡。
時間 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。
電流 安[培] 安培 A 電流流過自由空間中兩條相距1,其截面積可忽略的細長直導線,若兩導線間單位長度之互作用力大小為2x10-7N,此電流為標準的1安培。
熱力學溫度 開[爾文] 克耳文 K 水三相點之熱力學溫度的 1/273.16
物量 摩[爾] 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。
光強度 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.)

參見

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注釋

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  1. ^ 在第26屆國際計量大會中,物理量的定義被修正,因此此處的定義已經過時,更多信息見國際單位制基本單位

參考資料

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來源

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  • Cook, Alan H. The observational foundations of physics, Cambridge, 1994. ISBN 0-521-45597-9
  • Essential Principles of Physics, P.M. Whelan, M.J. Hodgson, 2nd Edition, 1978, John Murray, ISBN 0-7195-3382-1
  • Encyclopedia of Physics, R.G. Lerner英語Rita G. Lerner, G.L. Trigg, 2nd Edition, VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer, 2005, pp 12–13
  • Physics for Scientists and Engineers: With Modern Physics (6th Edition), P.A. Tipler, G. Mosca, W.H. Freeman and Co, 2008, ISBN 9-781429-202657

引用

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  1. ^ 存档副本. [2023-09-05]. (原始內容存檔於2023-09-05). 
  2. ^ 存档副本. [2022-05-19]. (原始內容存檔於2022-05-19). 
  3. ^ 存档副本. [2023-09-05]. (原始內容存檔於2023-09-05). 
  4. ^ ISO 80000-1:2009(en) Quantities and units — Part 1: General. International Organization for Standardization. [2024-05-13]. (原始內容存檔於2016-06-17). 

外部連結

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