Hệ thống Đơn vị Chung
Hệ thống đơn vị, hay hệ đo lường, là tập hợp các đơn vị liên kết với nhau dùng để đo lường các thuộc tính vật lý. Hiểu rõ các hệ thống này là điều quan trọng, vì chúng tạo nền tảng cho khoa học, thương mại và cuộc sống hàng ngày trên toàn cầu.
Trong quá khứ, các hệ thống đơn vị thường được định nghĩa địa phương và mang tính tùy ý cao. Ví dụ, chiều dài của một 'bước chân' có thể khác nhau đáng kể dựa trên kích thước của chân người đo, dẫn đến nhiều sự không nhất quán. Trong thời kỳ hạn chế đi lại, các đơn vị địa phương rất tiện lợi, nhưng sự hội nhập toàn cầu và sự phát triển của thương mại quốc tế cùng khoa học đã làm nổi bật nhu cầu cấp thiết về các tiêu chuẩn chung toàn cầu.
Các đơn vị tiêu chuẩn hóa giúp giao tiếp rõ ràng và ngăn ngừa nhầm lẫn giữa các nền văn hóa và quốc gia khác nhau. Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI) được phát triển chính xác cho mục đích này. Tuy nhiên, mặc dù đã có nỗ lực triển khai toàn cầu, vẫn còn nhiều hệ thống đơn vị khác, đặc biệt là các đơn vị của Hoa Kỳ và hệ Imperial, vẫn phổ biến. Điều này đòi hỏi khả năng chuyển đổi giữa các hệ thống này.
Đơn vị đo lường là gì?
Đơn vị đo lường là một đại lượng xác định của một đại lượng vật lý, dùng làm chuẩn tham chiếu. Bất kỳ đại lượng cùng loại nào sau đó có thể được biểu diễn dưới dạng bội số của đơn vị chuẩn này. Điều này cho phép đo lường nhất quán và có thể tái lập.
Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI)
Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI), bắt nguồn từ Système International d'Unités của Pháp, là dạng hiện đại của hệ mét và là hệ đo lường được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Nó được thiết kế như một hệ thống hợp nhất và hợp lý, dựa trên các hằng số tự nhiên chính xác, như tốc độ ánh sáng.
SI là một hệ thống liên tục phát triển, ngày càng hoàn thiện khi hiểu biết khoa học và độ chính xác trong đo lường được nâng cao. Nó gồm bảy đơn vị cơ bản từ đó các đơn vị khác được suy ra, và sử dụng hệ thống tiền tố toàn diện để biểu thị các bội số thập phân hoặc phân số.
Các Đơn Vị Cơ Bản của SI
- Mét (m): Đơn vị chiều dài
- Kilogram (kg): Đơn vị khối lượng
- Giây (s): Đơn vị thời gian
- Ampe (A): Đơn vị dòng điện
- Kelvin (K): Đơn vị nhiệt độ nhiệt động học
- Mol (mol): Đơn vị lượng chất
- Candela (cd): Đơn vị cường độ sáng
Tiền tố Đơn vị (Thường dùng)
SI sử dụng tiền tố để quản lý quy mô của các phép đo, cho phép biểu thị rõ ràng các số lượng rất lớn hoặc rất nhỏ.
| Text | Ký hiệu | Hệ số nhân | Lũy thừa |
|---|---|---|---|
| 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 |
| (không) | (không) | 1 | 100 |
| deci | d | 0.1 | 10-1 |
| centi | c | 0.01 | 10-2 |
| milli | m | 0.001 | 10-3 |
| micro | μ | 0.000001 | 10-6 |
| nano | n | 0.000000001 | 10-9 |
| pico | p | 0.000000000001 | 10-12 |
| femto | f | 0.000000000000001 | 10-15 |
| atto | a | 0.000000000000000001 | 10-18 |
Các Đơn vị Suy ra từ SI
Ngoài các đơn vị cơ bản, SI còn bao gồm 22 đơn vị suy ra. Các đơn vị này được hình thành bằng cách kết hợp các đơn vị cơ bản của SI, có thể không có kích thước hoặc được biểu diễn như tích của một hoặc nhiều đơn vị cơ bản. Một số ví dụ phổ biến bao gồm:
- Radian (rad): Đơn vị góc
- Newton (N): Đơn vị lực hoặc trọng lượng
- Watt (W): Đơn vị công suất
- Volt (V): Đơn vị điện áp, hiệu điện thế
- Độ Celsius (°C): Đơn vị nhiệt độ (trên thang đo phát sinh)
Các Đơn vị Phi-SI được chấp nhận sử dụng cùng SI
Một số đơn vị phi-SI được sử dụng rộng rãi và chấp nhận để sử dụng cùng với các đơn vị SI do tầm quan trọng thực tiễn hoặc phổ biến lịch sử của chúng. Một số ví dụ phổ biến gồm:
- Thời gian: phút (min), giờ (h), ngày (d)
- Nhiệt độ: độ (°C) - các khoảng cụ thể trên thang đo không thuộc SI
- Thể tích: lít (L)
- Áp suất: bar (bar), milimet thủy ngân (mmHg)
Lịch sử Áp dụng SI
Hành trình hướng tới một hệ mét toàn cầu bắt đầu từ Pháp năm 1791, phần lớn do Viện Hàn lâm Khoa học Pháp thúc đẩy. Hệ mét chính thức ra mắt tại Pháp năm 1799 và lan rộng khắp châu Âu trong thế kỷ XIX. Đến những năm 1970, việc chuyển đổi sang hệ mét dựa trên SI đã gần như hoàn tất ở hầu hết các quốc gia trên toàn cầu, ngoại trừ Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Liberia và Myanmar.
Hoa Kỳ và Chuyển đổi sang hệ mét
- 1866: Hệ mét đã được hợp pháp hóa để sử dụng tại Hoa Kỳ, mặc dù chưa được phổ biến rộng rãi.
- 1975: Đạo luật Chuyển đổi Đơn vị đã được thông qua, biến hệ mét thành "hệ thống ưu tiên về trọng lượng và đo lường cho thương mại và buôn bán của Hoa Kỳ."
- 1992: Một sửa đổi đối với Đạo luật Đóng gói và Dán nhãn Công bằng yêu cầu nhãn thực phẩm phải bao gồm cả đơn vị mét và đơn vị theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ.
- 2010: Sửa đổi năm 1992 đã được chỉnh sửa, cho phép các nhà sản xuất tự nguyện sử dụng chỉ các đơn vị mét để dán nhãn.
- 2012: Phản hồi của Nhà Trắng đối với một kiến nghị về việc bắt buộc sử dụng hệ mét cho thấy không có ý định liên bang bắt buộc sử dụng rộng rãi, nhấn mạnh quyền lựa chọn cá nhân và rằng các đơn vị theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ được định nghĩa trong hệ mét.
Vương quốc Anh và Việc Chuyển đổi Hệ mét
- 1862: Các chuẩn bị cho việc chuyển đổi sang hệ mét bắt đầu, và các đơn vị mét trở thành hợp pháp để sử dụng.
- 1965: Chính phủ đã đề ra kế hoạch 10 năm để hoàn tất chuyển đổi sang hệ mét, dự kiến sẽ là tự nguyện với một số trợ cấp.
- 1969: Hội đồng Chuyển đổi Hệ mét được thành lập để thúc đẩy và điều phối quá trình chuyển đổi.
- 1980: Hội đồng Chuyển đổi Hệ mét bị bãi bỏ sau khi có thay đổi chính phủ, và việc bắt buộc chuyển đổi sang hệ mét không được theo đuổi.
- 1989: Vương quốc Anh đã rút khỏi Chỉ thị Đơn vị Đo lường của Châu Âu, một lần nữa chọn không bắt buộc sử dụng hệ mét.
- 1995: Vương quốc Anh hoàn thành quá trình chuyển đổi một phần chính thức, mặc dù vẫn còn các ngoại lệ như bán bia tươi, biển báo đường và tốc kế chủ yếu sử dụng đơn vị Imperial.
- Sau Brexit: Có một số chuyển động trong giới bán lẻ nhằm chuyển trở lại sử dụng đơn vị Imperial.
Các Hệ thống Đơn vị Phổ biến Khác
Trong khi hệ SI chiếm ưu thế, các yếu tố lịch sử và văn hóa khiến các hệ thống khác vẫn còn được sử dụng đáng kể. Các công cụ của chúng tôi giúp chuyển đổi để thu hẹp khoảng cách đo lường này.
Đơn vị Thường dùng của Hoa Kỳ (USCS)
Hệ thống Thường dùng của Hoa Kỳ chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng thương mại, xã hội và cá nhân ở Hoa Kỳ, trong khi hệ SI được sử dụng trong các lĩnh vực khoa học, y tế, công nghiệp, chính phủ và quân sự. USCS bắt nguồn từ các đơn vị tiếng Anh trước đó nhưng đã diverge đáng kể khỏi hệ Imperial sau khi hệ này được tạo ra vào năm 1824.
Lịch sử của USCS
- 1824: Việc tạo ra hệ Imperial ở Vương quốc Anh đánh dấu sự chia tách chính thức khỏi các hệ thống đơn vị được sử dụng ở Hoa Kỳ, dẫn đến sự khác biệt mặc dù có nguồn gốc chung.
- 1893: Lệnh Mendenhall chính thức định nghĩa lại hầu hết các đơn vị thường dùng của Hoa Kỳ dựa trên mét và kilogram, liên kết chúng với các định nghĩa của hệ SI.
- 1959: Thỏa thuận Yard và Pound Quốc tế đã tiếp tục tinh chỉnh các định nghĩa của các đơn vị thường dùng của Hoa Kỳ dựa trên các đơn vị mét.
Các Đơn vị USCS phổ biến
| Thể loại | Đơn vị | Ký hiệu | Tương đương gần đúng theo SI |
|---|---|---|---|
| Chiều dài | inch | in | 0.0254 meters |
| foot | ft | 0.3048 meters | |
| yard | yd | 0.9144 meters | |
| mile | mi | 1609.344 meters | |
| Diện tích | acre | 4046.873 m2 | |
| Thể tích chung | inch khối | in3 | 0.0000164 m3 |
| foot khối | ft3 | 0.0283 m3 | |
| yard khối | yd3 | 0.765 m3 | |
| Thể tích chất lỏng | muỗng cà phê | tsp | 4.929 milliliters |
| muỗng canh | tbsp | 14.787 milliliters | |
| ounce lỏng | fl oz | 29.574 milliliters | |
| cốc | cp | 236.588 milliliters | |
| pint | pt | 473.176 milliliters | |
| gallon | gal | 3785.41 milliliters | |
| Thể tích khô | pint khô | 550.610 milliliters | |
| quart khô | 1,101.221 milliliters | ||
| gallon khô | 4,404.884 milliliters | ||
| Trọng lượng / Khối lượng | ounce | oz | 28.350 grams |
| pound | lb | 453.592 grams | |
| nghìn tấn ngắn | ton | 907.185 kilograms | |
| nghìn tấn dài | long ton | 1,016.047 kilograms | |
| Nhiệt độ | độ Fahrenheit | °F | (sử dụng khoa học của °C và K) |
Hệ thống Imperial
Hệ thống Imperial, còn gọi là Hệ Imperial Anh, chính thức được định nghĩa vào năm 1824, kế thừa các đơn vị tiếng Anh cũ hơn. Mặc dù Vương quốc Anh đã chuyển một phần sang hệ SI, các đơn vị Imperial vẫn thường gặp trong đời sống hàng ngày, và hệ thống này cũng được sử dụng ở Canada và một số quốc gia thuộc Đế quốc Anh cũ.
Trong khi chia sẻ nhiều tên đơn vị với các đơn vị thường dùng của Hoa Kỳ, cần lưu ý rằng giá trị thực tế của một số đơn vị, đặc biệt là thể tích, có thể khác nhau (ví dụ, một gallon Imperial lớn hơn một gallon Hoa Kỳ). Không giống như USCS, hệ Imperial thường không có các thể tích khô hoặc ướt riêng biệt.
Lịch sử của Hệ thống Imperial
- 1818: Các cuộc thảo luận về việc áp dụng hệ mét bắt đầu trong Quốc hội Anh.
- 1824: Đạo luật Trọng lượng và Đo lường đã thiết lập hệ Imperial, cho phép sử dụng các đơn vị tiếng Anh cũ hơn nếu có ghi rõ các đơn vị tương đương của Imperial.
- 1965: Chính phủ Vương quốc Anh chính thức đồng ý với chính sách hỗ trợ chuyển đổi sang hệ mét tự nguyện.
- 1969: Hội đồng Chuyển đổi Hệ mét được thành lập để điều phối quá trình chuyển đổi, mặc dù sau đó bị bãi bỏ vào năm 1980.
- 1989: Vương quốc Anh một lần nữa chọn không bắt buộc sử dụng hệ mét bằng cách tránh thực thi Chỉ thị Đơn vị Đo lường của Châu Âu.
- 1995: Vương quốc Anh đã hoàn thành quá trình chuyển đổi một phần chính thức sang hệ mét, với một số ngoại lệ cho các mục đích truyền thống (ví dụ, bia tươi, biển báo đường).
Các Đơn vị Đế quốc phổ biến
| Thể loại | Đơn vị | Ký hiệu | Tương đương gần đúng theo SI |
|---|---|---|---|
| Chiều dài | inch | in | 0.0254 meters |
| foot | ft | 0.3048 meters | |
| yard | yd | 0.9144 meters | |
| chuỗi | ch | 20.1168 meters | |
| furlong | fur | 201.168 meters | |
| mile | mi | 1,609.344 meters | |
| li | lea | 4,828.032 meters (3 miles) | |
| Diện tích | perch | 25.293 m2 | |
| rood | 1011.714 m2 | ||
| acre | 4046.856 m2 | ||
| Thể tích | ounce lỏng | fl oz | 28.413 milliliters |
| gill | gi | 142.065 milliliters | |
| pint | pt | 568.261 milliliters | |
| quart | qt | 1,136.523 milliliters | |
| gallon | gal | 4,546.09 milliliters | |
| Trọng lượng / Khối lượng | ounce | oz | 28.350 grams |
| pound | lb | 453.592 grams | |
| đá | st | 6.350 kilograms | |
| Tấn Anh | t | 1,016.047 kilograms |
Tại sao Cần Thiết Chuyển Đổi Đơn Vị?
Sự tồn tại song song của các hệ thống đơn vị khác nhau trên toàn cầu nhấn mạnh nhu cầu không thể thiếu của việc chuyển đổi đơn vị. Việc này cực kỳ quan trọng để:
- Giao tiếp và Hợp tác Toàn cầu: Cho phép trao đổi thông tin và dữ liệu liền mạch trong nghiên cứu khoa học, các dự án kỹ thuật, và kinh doanh quốc tế, bất kể tiêu chuẩn đo lường địa phương.
- Đảm bảo Chính xác và An toàn: Ngăn chặn các lỗi đắt đỏ, tính toán sai, và các nguy hiểm tiềm tàng trong các lĩnh vực quan trọng như sản xuất, xây dựng, hàng không, và y tế.
- Thúc đẩy Thương mại Quốc tế: Chuẩn hóa các thông số kỹ thuật và số lượng sản phẩm qua biên giới, hợp lý hóa quy trình nhập khẩu/xuất khẩu.
- Nâng cao Tính Thực Tiễn Hàng Ngày: Giúp cá nhân hiểu các công thức nấu ăn, khoảng cách đi lại, kích thước sản phẩm, và các đo lường khác khi gặp các hệ thống khác nhau trong cuộc sống hàng ngày.
Bằng cách cung cấp các công cụ dễ tiếp cận để chuyển đổi chính xác các đơn vị, tài nguyên này nhằm đơn giản hóa những thách thức này, giúp dữ liệu đo lường đa dạng trở nên dễ hiểu và có thể hành động được trên toàn cầu.