升
实验室里要检定一只新的 1000 mL 容量瓶。把它放在天平上,注入蒸馏水至环形刻线,读数为 997.20 g。如果按一升水重一千克来算,这只容量瓶差近三毫升,应当判为不合格。实际上这只容量瓶的误差不到十分之一毫升。20 °C 的水比 4 °C 的水轻,空气还会把水向上托起一点。
升是立方分米的专门名称。自 1964 年起,1 L 精确等于 1 dm³,与水毫无关系。在此之前,升按质量定义:一千克纯水在 4 °C 时的体积。这样定义的升比立方分米大百万分之 28。升不属于 SI,但允许与 SI 并用。牛奶、燃料和葡萄酒按升出售,药物按毫升配给。
| 量 | 体积,容量;量纲 L³ |
| 定义 | 1 L = 1 dm³ = 0.001 m³ 精确(第12届 CGPM,1964) |
| 记号 | L 或 l;分数单位 mL、µL,倍数单位 hL;不允许写作 ℓ |
| 地位 | 非 SI 单位,《SI 手册》中列于可与 SI 并用的单位表 |
| 一升水 | 999.97 g(4 °C)· 998.21 g(20 °C)· 997.16 g(空气中称量) |
| 典型值 | 50 µL——一滴 · 250 mL——一杯 · 158.987 L——一桶石油 |
01 · 定义
棱长十厘米的立方体
一升是棱长 1 dm 的立方体的体积。其中有一千立方厘米,一千升构成一立方米。毫升和立方厘米是同一个量。医生写 5 mL,而在旧的医学文献中会见到 5 cc,即 cubic centimetre。
容器的容积几乎从不用尺子量,而是称水的质量:用质量除以密度。水的密度随温度变化,所以计算中要用到温度计。天平用钢砝码校准,而水的体积是钢的八倍,空气对水的浮力更大,由此产生千分之一的修正。玻璃受热会膨胀,所以体积要换算到 20 °C。水和空气的修正合并在 ISO 4787 的系数 Z 中,玻璃的修正则是公式里单独的一个因子。
一升有多重
每一行都是秤上的一升液体。长条表示质量,细竖线表示 1000 g。温度改变密度:受热时液体膨胀,一升里装的物质就少了。请选择温度。
五种容器,一台天平,一些水
主要操作是“开始检定”按钮。空容器放上天平,记下读数。然后注入蒸馏水,最后几滴用吸管加入,直到弯月面的下缘恰好触及刻线。再称一次盛水的容器。把两次读数之差换算成 20 °C 时的体积,并与容器的容差比较。在场景下方选择容器:1000 mL 容量瓶、量筒、25 mL 移液管、带 ℮ 标志的 1.5 L 瓶或厨房量杯。同一处还可设定水温和读弯月面时眼睛的位置。“按 1 kg = 1 L 计算”按钮启用日常算法:克直接当作毫升。
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02 · 换算
美制加仑按立方英寸定义:恰好 231 in³。自 1959 年起一英寸等于 25.4 mm,所以美制加仑折合的升是精确数 3.785411784。
英制加仑自 1985 年起同样是精确值:4.54609 L。此前它被定义为 10 磅水在 62 °F 时的体积,与 1901 年的升一样,是通过水的质量来定义的。
03 · 数量级
04 · 测量仪器
05 · 书写规则
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
1901 年,升被定义为一千克纯水在密度最大和标准压力下的体积。米制的创立者认为这个体积等于一立方分米。二十世纪初的测量表明,升更大一些:1.000028 dm³。差值是百万分之 28,折合每升 0.028 mL。
精密工作中于是有了两个单位:升和立方分米。密度时而记作 g/mL,时而记作 g/cm³,数字在第五位上就不一致了。1964 年,第12届 CGPM 取消了通过水来定义的做法,使升成为立方分米的另一个名称。从此水的密度是被测量的量,而不再是单位定义的一部分。
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一滴酸改变果汁的颜色,盐给火焰染色,水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面,按学科和字母顺序排列。
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