常用單位系統
單位系統，或測量系統，是一組用來量化物理性質的相關單位集合。理解這些系統至關重要，因為它們構成了全球科學、商業與日常生活的基礎。
過去，單位系統常常是地方定義且高度任意的。例如，一個“英尺”的長度可能因當地尺子大小而大不相同，導致普遍的不一致。在交通不便的時代，地方單位較為實用，但全球化的來臨以及國際商業與科學的發展，突顯出建立普遍標準的迫切需求。
標準化的單位促進清晰的溝通，避免不同文化與國家之間的混淆。國際單位制（SI）正是為此目的而制定。然而，儘管努力推動全球實施，仍有多個其他單位系統廣泛使用，尤其是美國習慣單位和英制系統。這就需要能在這些系統間進行轉換的能力。
什麼是測量單位？
測量單位是用來量化物理量的明確定義的數值，作為標準參考。任何同類型的量都可以以此標準單位的倍數來表示，從而實現一致且可重複的測量。
國際單位制（SI）
國際單位制（SI），源自法國的Système International d'Unités，是現代的公制系統，也是全球最廣泛採用的測量系統。它設計為一個連貫且合理的系統，建立在精確定義的自然不變常數之上，例如光速。
SI是一個不斷演進的系統，隨著科學理解與測量精度的提升而持續改進。它由七個基本單位構成，所有其他單位皆由此衍生，並使用一套完整的前綴系統來表示十進位的倍數或分數。
SI 基本單位
- 米（m）: 長度單位
- 公斤（kg）: 質量單位
- 秒（s）: 時間單位
- 安培（A）: 電流單位
- 開爾文（K）: 熱力學溫度單位
- 摩爾（mol）: 物質的量單位
- 坎德拉（cd）: 光度單位
公制前綴（常用）
SI使用前綴來管理測量的尺度，使得表達非常大或非常小的數值更加清楚。
| 文字 | 符號 | 因子 | 次方 |
|---|---|---|---|
| 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 |
| mega | M | 1,000,000 | 106 |
| kilo | k | 1,000 | 103 |
| hecto | h | 100 | 102 |
| deca | da | 10 | 101 |
| (無) | (無) | 1 | 100 |
| deci | d | 0.1 | 10-1 |
| centi | c | 0.01 | 10-2 |
| 毫（milli） | m | 0.001 | 10-3 |
| 微（micro） | μ | 0.000001 | 10-6 |
| 納（nano） | n | 0.000000001 | 10-9 |
| 皮（pico） | p | 0.000000000001 | 10-12 |
| 飛（femto） | f | 0.000000000000001 | 10-15 |
| 阿托（atto） | a | 0.000000000000000001 | 10-18 |
SI衍生單位
除了基本單位外，SI還包括22個衍生單位。這些單位由SI基本單位組合而成，可以是無量綱的，也可以是由一個或多個基本單位的乘積。例如：
- 弧度（rad）: 角度單位
- 牛頓（N）: 力或重量單位
- 瓦特（W）: 功率單位
- 伏特（V）: 電壓或電位差單位
- 攝氏度 (°C): 溫度單位（在派生尺度上）
非SI單位，但被接受用於與SI一起使用
某些非SI單位由於實用性或歷史原因被廣泛使用並接受與SI一同使用。例如：
- 時間：分鐘 (min)、小時 (h)、天 (d)
- 溫度：度 (°C) — 非國際尺度上的特定區間
- 體積：升 (L)
- 壓力：巴 (bar)、毫米汞柱 (mmHg)
SI採用歷史
追溯到1791年法國由法國科學院推動的普遍公制系統開始。公制系統於1799年在法國正式啟用，並在19世紀傳播至歐洲。到1970年代，全球大多數國家已基本完成以SI為基礎的公制化，少數例外包括美國、英國、利比里亞和緬甸。
美國與公制化
- 1866： 美國將公制系統合法化，但並未廣泛採用。
- 1975： 通過了公制轉換法案，使公制成為“美國貿易和商業的首選重量和測量系統”。
- 1992： 對《公平包裝與標籤法》的修正案要求食品標籤同時包含公制和美國習慣單位。
- 2010年： 1992年的修正案被修訂，允許製造商自願僅使用公制單位進行標籤。
- 2012： 白宮對一份關於強制推行公制的請願的回應表示沒有聯邦意圖強制在全國範圍內使用，強調個人選擇，並指出美國習慣單位是在公制系統內定義的。
英國與公制化
- 1862： 開始準備公制轉換，公制單位成為合法可用。
- 1965： 政府制定了為期10年的全面公制化計劃，計劃為自願性，並提供部分補貼。
- 1969年： 成立了公制委員會，促進與協調轉換工作。
- 1980： 隨著政府更換，公制委員會被廢止，未推行強制公制。
- 1989年： 英國選擇退出歐盟測量單位指令，並再次選擇不強制使用公制。
- 1995： 英國完成了部分官方轉換，但仍在啤酒銷售、道路標誌和速度計等方面主要使用英制單位。
- 脫歐後： 一些零售商開始轉向使用英制單位。
其他常用單位系統
儘管SI佔主導地位，但歷史和文化因素使得其他系統仍然被廣泛使用。我們的工具促進轉換，橋接這些測量差異。
美國習慣單位 (USCS)
美國習慣單位系統主要用於美國的商業、社交和個人應用，而SI則用於科學、醫療、工業、政府和軍事領域。USCS起源於較早的英國單位，但在1824年英國帝國單位系統建立後，兩者有了顯著的差異。
USCS的歷史
- 1824： 英國帝國系統的建立標誌著與美國使用的單位系統的正式分裂，儘管起源相同，但導致了差異。
- 1893： 門登霍爾命令正式將大多數美國習慣單位以米和公斤重新定義，將其與SI定義聯繫起來。
- 1959： 國際碼尺磅協議進一步根據公制單位細化了美國習慣單位的定義。
常見USCS單位
| 類別 | 單位 | 符號 | 近似SI等價 |
|---|---|---|---|
| 長度 | 英寸 | in | 0.0254 meters |
| 英尺 | ft | 0.3048 meters | |
| 碼 | yd | 0.9144 meters | |
| 英里 | mi | 1609.344 meters | |
| 面積 | 英畝 | 4046.873 m2 | |
| 一般容量 | 立方英寸 | in3 | 0.0000164 m3 |
| 立方英尺 | ft3 | 0.0283 m3 | |
| 立方碼 | yd3 | 0.765 m3 | |
| 液體容量 | 茶匙 | tsp | 4.929 milliliters |
| 湯匙 | tbsp | 14.787 milliliters | |
| 液體盎司 | fl oz | 29.574 milliliters | |
| 杯 | cp | 236.588 milliliters | |
| 品脫 | pt | 473.176 milliliters | |
| 加侖 | gal | 3785.41 milliliters | |
| 乾容量 | 乾品脫 | 550.610 milliliters | |
| 乾夸脫 | 1,101.221 milliliters | ||
| 乾加侖 | 4,404.884 milliliters | ||
| 重量/質量 | 盎司 | oz | 28.350 grams |
| 磅 | lb | 453.592 grams | |
| 短噸 | ton | 907.185 kilograms | |
| 長噸 | long ton | 1,016.047 kilograms | |
| 溫度 | 華氏度 | °F | (°C 和 K 的科學用法) |
帝國系統
帝國系統，也稱為英國帝國系統，於1824年正式定義，繼承較早的英國單位。儘管英國部分轉向SI，但帝國單位仍在日常生活中常見，並且該系統也在加拿大和一些前英國殖民地國家使用。
雖然與美國習慣單位共享許多單位名稱，但需要注意的是，某些單位的實際值，尤其是體積，可能不同（例如，帝國加侖大於美國加侖）。與USCS不同，帝國系統通常沒有乾或液體體積的區分。
帝國系統的歷史
- 1818： 關於採用公制系統的討論始於英國議會。
- 1824： 重量與測量法案建立了帝國系統，允許使用較早的英國單位，只要標記了其帝國等價物。
- 1965： 英國政府正式同意支持自願公制化的政策。
- 1969年： 度量衡委員會成立以協調轉型，後於1980年被廢止。
- 1989年： 英國再次選擇不強制推行公制，避免歐洲測量單位指令的規定。
- 1995： 英國完成了部分正式轉向公制的過程，但對傳統用途仍有例外（例如，生啤酒、道路標誌）。
常用英制單位
| 類別 | 單位 | 符號 | 近似SI等價 |
|---|---|---|---|
| 長度 | 英寸 | in | 0.0254 meters |
| 英尺 | ft | 0.3048 meters | |
| 碼 | yd | 0.9144 meters | |
| 鏈 | ch | 20.1168 meters | |
| 弗隆 | fur | 201.168 meters | |
| 英里 | mi | 1,609.344 meters | |
| 哩 | lea | 4,828.032 meters (3 miles) | |
| 面積 | 桿 | 25.293 m2 | |
| 畝 | 1011.714 m2 | ||
| 英畝 | 4046.856 m2 | ||
| 容量 | 液體盎司 | fl oz | 28.413 milliliters |
| 吉爾 | gi | 142.065 milliliters | |
| 品脫 | pt | 568.261 milliliters | |
| 夸脫 | qt | 1,136.523 milliliters | |
| 加侖 | gal | 4,546.09 milliliters | |
| 重量/質量 | 盎司 | oz | 28.350 grams |
| 磅 | lb | 453.592 grams | |
| 石 | st | 6.350 kilograms | |
| 英制噸 | t | 1,016.047 kilograms |
為什麼需要單位轉換？
全球不同單位系統的持續共存凸顯了單位轉換的不可或缺性。這對於：
- 全球溝通與合作： 促進科學研究、工程項目和國際商務中信息和數據的無縫交流，無論當地測量標準如何。
- 確保準確性與安全： 防止在製造、建築、航空和醫療等關鍵領域出現昂貴的錯誤、計算失誤和潛在危險。
- 促進國際貿易： 標準化產品規格和數量，簡化進出口流程。
- 提升日常實用性： 幫助個人在日常生活中理解食譜、旅行距離、產品尺寸和其他測量，遇到不同系統時。
通過提供便捷的準確單位轉換工具，該資源旨在簡化這些挑戰，使多樣的測量數據具有可操作性和普遍理解性。