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Lesson
素養導向試題專區 21
定義
第3~4題為題組
七個SI 基本單位及其定義有相互依賴性。例如,從
光速中提取公尺的定義時,必須知道的定義;獨光依
據力與能量來定義,而力與能量則依據長度、質量和時
公尺(m)
安培(A)
Av (11Cs) oh
間來定義。
光速(c)
基本電荷(e)
右圖所示為現今科學常用的七個基本量單位符
公斤(kg
號,其中「公斤(kg) 是國際單位制中最後一個依據測
#FSI 12
燭光(cd)
()
量實際物體(錶)作為標準的基本單位。位於法,普朗克常数(h)
光視效能(to)
國的國際度量便局(BIPM)謹慎保護這個稱為「大K」
克耳文(K) 莫耳(ml
的圓柱,每40年會取出和世界各地的其他公斤原器進行
波茲曼常數(k) 亞佛加厥常數(N.)
比對,但是當兩者質量出現差異時,便無法確定到底是
大K改變了,或是其他公斤原器受到汙染而改變,因此大家開始思考要以自然常數來重新定義
公斤,希望得到更穩定且普及的測量單位。
科學家想到用普朗克常數(h)來重新定義公斤,簡單來說是藉由單顆光子的能量(E)與
频率()的比值得到普朗克常數(E=hf),再以愛因斯坦的質能互換公式E = mel 求得質量。國
際度量衡大會再評估不同團隊的數據,並以複雜的電腦計算來決定最終的值。2018年11月16
日,第26屆國際度量衡大會一致通過新的國際單位制基本單位定義的提案,新的定義於2019
年5月20日生效,從此以後國際單位制基本單位全部由物理常數定義。
另一個重新定義的單位還有測量電流的單位「安培(A),過去定義為真空中相距1公尺的
兩條無限長、半徑為零之平行導線,各通上恆定電流時,兩者交互作用所產生某一程度的力,
此時各導線上測量到的電流就是1安培。但無限長、半徑為零的導線在現實中根本不存在,於
是改用可以真正被測量的基本電荷來定義。克耳文(K)和莫耳(mol)也分別從水的三相點及
相對原子質量,改由明確的波茲曼常數和亞佛加厥常數來定義。
3. 下列敘述,哪些正確?(多選)
(A)國際單位制可以因應世界各地習俗不同,而有所調整
(B)除了「大K」圓柱之外,現在我們也利用存放於法國巴黎國際度量衡局的鋁鈦合金公
尺的長度來定義為1公尺
(C)目前在科學上,秒(s)的精確定義是以絕元素的週期性發光為標準
(D)「牛頓」為力的單位,但並不在國際單位制的七個基本單位中,所以牛頓為導出單位
(E)原來的「大K」圓柱因為太大,搬動不易,因此才需要功成身退。
:6. Do
4. 2018年的國際度量衡大會評估透過普朗克常數(h)來重新定義公斤,以獲得好的質量單位
定義,請問普朗克常數(h)的單位為下列何者?
(A)kg-m?s (B)kg・m?sl (C)kg·m-s-2
(D) kg2. m2.5-1 (E)kg-mes-l。
四: A12
E=hxf
J = (h) x Š
(hs Ja S = kg / 7 8 = kg x mas
