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    科技期刊中“量和单位”的标准化
  • 科技期刊中“量和单位”的标准化

    标准属于规范的“范畴”,是衡量事物的“准则”。国家标准是明文规定的准则,在我国是由国家技术监督局批准发布的一种国家法规,具有权威性、标准性和严肃性。颁布和执行国家标准就称作标准化。科技期刊中 “量和单位”的标准化,就是通过写作和编辑使所用的“量和单位”符合国家标准,包括以下几个方面:①量的名称要准确;②量的符号要准确;③量的主符号要用斜体字符表示;④量符号的上、下标要准确;⑤单位的名称要准确;⑥单位的符号要准确;⑦单位的符号要用正体字符表示;⑧矩阵、矢量和张量的符号要黑体、斜体字符表示。一般来说,在科技期刊中,如果准确使用了量、单位的名称、符号并能正确区分其符号的大小写、正斜体、字体和字符种类,就实现了“量和单位”的标准化。

    国家技术监督局于19931227日发布了中华人民共和国国家标准GB 3100~310293 量和单位(以下简称为“国家标准”)代替GB3100~310286 量和单位,要求于199471日起实施这一标准。一般出版物都在努力执行国家标准,一些科技期刊特别是一些学报所使用的“量和单位”已相当规范。然而,情况的发展很不平衡,存在的问题也相当多,与国家标准的规定还有相当大的差距。在科技期刊中反映出“量和单位”不符合国家标准使用要求的问题并不少。

    1 科技期刊中在“量和单位”方面存在的问题

    科技期刊中在“量和单位”表达方面存在的问题大体有以下几个方面:

    1)没有区分不同量之间的区别和联系,任意使用一些量和单位的名称和符号,致使有时张冠李戴。如笼统使用“浓度”一词,混淆了一些名称里有“浓度”一词的量;用“热力学温度”的符号T作为“摄氏温度”的符号;用“质量”的单位kgt作为“重量”的单位,甚至作为“力”的单位。

    2)使用国家标准中已经废弃的量名称和自造的量名称,没有使用国家标准中新增的量名称。如仍使用“比重”、“比热”、“分子量”和“含量”等错误的量名称,而没有使用“密度”、“比热容”、“相对分子质量”和“质量分数”等正确的量名称。

    3)没有使用国家标准中规定的量符号,甚至用多个字母或英文单词表示一个物理量。如用TNP等而没有用F作“力”的符号;用WEIGHT作“重量”的符号。

    4)使用国家标准中已经废弃的非法定单位。如使用kgf(千克力)、dyn(达因)、kgf/cm2(千克力每平方厘米)、kgf·m(千克力米)、kcal(千卡、大卡)、kcal/h(千卡每小时)和var(乏)等非法定单位。

    5)把一些不是单位符号的符号(如英文缩写或全称等)作为单位的符号使用。如使用rpm(转每分)、ppm(百万分率)、sec(秒)和Joule(焦)等错误的符号。

    6)对具有专门名称的SI导出单位,仍使用原来的旧名称而没有使用为其规定的专门名称。如在表示“压力”(或“压强”)和“应力”的单位时,仍用旧的单位N/m2而没有用其专门名称Pa;表示“能”(或“能量”)、“功”和“热量”的单位时,仍用旧的单位N·m而没有用其专门名称J

    7)将单位的名称或中文符号用作单位的符号,或既不是单位的名称也不是单位的中文符号的符号用作单位的符号。如把“压力200 Pa”写成“压力200帕”或“压力200帕斯卡”;把“A·m2写成·2·平方米,甚至错写成安培平方米安平方米安培·2安培·平方米

    8)同一篇论文中错用了单位中文符号和国际符号的组合形式表示单位的符号。如“速度”用“m/秒”,“面密度”用“千克/m2”,“磁矩”用“安·m2”。

    9)没有正确区分量符号(包括上、下标符号)和单位符号(包括词头符号)的大小写、正斜体、字体和字符种类。如用大写字母“P”而没有用小写字母“p”表示“压力”(或“压强”)和“应力”的符号;表示矩阵转置的上标符号T没有用正体表示(如将AT表示成了AT);用大写字母M表示“长度”的单位;用“KW”(其中K为大写)而没有用“kW”(其中k为小写)表示“功率”的单位;用拉丁字母“k”或“K”而没有用希腊字母“κ”表示“曲率”的符号。

    10)没有正确使用词头。如将“1.53×106 m3”写成了“1.53 Mm3;将“kN·m”表示成了“N·km”;将“kJ/mol”写成了“J/mmol”。

    11)在图、表中表示量和单位时,没有采用标准化表示法。如将“n/(r·min-1)”表示成了“nr·min-1”或“nr·min-1)”,甚至写成了“n/r·min-1”或“n/r/min”。

    12)矩阵、矢量和张量的符号没有用单个黑体、斜体字符表示。如将矩阵A(黑体)表示成了A(宋体),或字符加方括号的形式[A],或字符上方加箭头“→”的形式 ,更有甚者用字符串(如英文单词缩写或全称)表示矩阵。

    13)单位矩阵的符号没有用标准符号EI表示。如用EI以外的其他字符表示单位矩阵。

    14)单位矢量的符号没有用标准符号e表示。如用n而没有用en表示单位法向矢量,用t而没有用et表示单位切向矢量。

    15)对“量纲一的量”(这里指国家标准中列出的属于物理量的计数量,其单位为数字“1”)列出了单位。如用“个”等量词作这些量的单位。

    16)在单位名称后附加以“数”代替量名称。如将“时间 t/d”表示成了“天数/d”。

    17)用“%”作单位为数字“1”的量(即量纲一的量)的单位。如将“质量分数 w”表示成了“质量分数w/%”,将“效率 η”表示成了“效率 η/%”。

    18)前后表达不一致。如在同一篇论文中表达同一个量“电压”时,有时用U表示,有时又用V表示,甚至用小写字母uv表示。

    2 量的有关概念及使用规则

    2.1 量的概念

    量分为用于定量描述物理现象的物理量和日常生活中使用的非物理量,前者使用的单位是法定计量单位,后者使用的是一般量词。国家标准中所述的量均为物理量,即是指“现象、物体或物质的可定性区别和定量确定的属性”。每个量都有一个名称和符号,一般还给出了识别性的定义。量有抽象的量和具体的量,像长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度等为抽象的量,而像一根轴的长度、某个工件的质量、某化学反应所需的时间、某电解水电解池所用的电流、水的临界热力学温度、HCl的物质的量和某光源在给定方向的发光强度等均为具体的量。量可以分为很多类,凡可以相互比较的量都称为同一类量。在同一类量中,如选出某一特定的量作为一个称之为单位的参考量,则这一类量中的任何其他量,都可用这个单位与一个数的乘积表示,这个数就称为该量的数值。

    量可以被表示为:量(用量的符号表示)=数值×单位。如ρA=10 kg/m2 ,其中ρA 是“面质量”的符号,kg/m2是“面质量”的单位符号,10就是以kg/m2  为单位时“面质量”的数值。当选取不同的单位时,数值会发生变化,而量的符号不发生变化,这就表明作为数值和单位乘积的物理量与单位的选择无关,也即当选取不同的单位表达量时,量的大小(即量值)本身是不变的。量与量之间可以建立某种数学关系,形成方程式。方程式有两类:一类是量方程式,其中用量符号代表量值(即数值×单位);另一类是数值方程式。数值方程式与所选用的单位有关,而量方程式的优点是与所选用的单位无关。因此应优先采用量方程式。如式v=l/tv表示“速度”,l表示“长度”,t表示“时间”)即为量方程式,此方程式与所选用的单位无关;如分别用“km/h”、“m”和“s”作为速度、长度和时间的单位,则方程式变为v=3.6l/t,方程式中出现的数字“3.6”是由所选择的特定单位造成的,如作另外的选择,此数字即随之改变。可见,如果要采用数值方程式,则必须在文中相应位置注明单位。
       
    量所表达的是确定的物理性质,而同非物理量中的计数量有着本质的区别。如“发行量”(如2 000册)、“生产量”(如1万台)和“奖金”(如1 000元)等均不是物理量,而是计数量。 特别应该注意以下几点:

    1)不要将“物理量”理解为“物理学中的量”,不要认为像化学等其他学科定义的量就不是物理量。为避免误解,国际标准、国家标准及其他国家的标准等通常都称物理量为量,而尽量不称或少称物理量。

    2)日常生活中的“计数量”一般为“非物理量”,使用的单位是一般量词,如岁、人、元、台、件、册、名和根等均可作为非物理量的单位。但并不是说所有的“计数量”都为“非物理量”,在国家标准中有一些“计数量”则是“物理量”。如“质子数”(或“原子序数”)、“中子数”、“分子或其他基本单元数”、“光子数”、“绕组的匝数”和“相数”等计数量均为物理量,有专门的量符号,单位名称为“一”,单位符号为“1”。

    (3)“无量纲量”在新的国家标准中称为“量纲一的量”。

    2.2 量的名称

    量都有各自的名称。量的绝大部分名称是从历史上沿用下来的,但都已被标准化,其定义或含义只能按国家标准给出的科学定义去理解。国家标准(GB3102.1~GB3102.13)中共列出了600多个量,并遵循我国广泛使用的习惯,为它们规定了名称,这些名称即为“标准量名称”,即是我国法定量名称。其中长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度为基本量,其他的量为导出量。国家标准中只列出了13个领域中最重要的量及其符号,并在大多数情况下给出了量的定义,但这些定义只用于识别,并非是完全的。

    一般来说,一个量只有一个量名称,但有的量有两个或两个以上的量名称,如表所示。有的量虽然有一个量名称,但有全称和简称两种叫法。使用量的名称时,一般应做到:

    1)使用国家标准规定的量名称,不要使用自造的或已经废弃的旧名称。举例:在国家标准中,“重力”改为了“重量”(在以地球为参考系时仍可用“重力”);“比重”改为了“密度”;“摩擦系数”改为了“摩擦因数”;“比热”改为了“质量热容”或“比热容”;“内能”改为了“热力学能”;“电流强度”改为了“电流”;“重量百分数”改为了“质量分数”;“体积百分数”改为了“体积分数”;“原子量”改为了“相对原子质量”;“分子量”改为了“相对分子质量”。

    2)对有两个或两个以上量名称的量,要根据其不同量名称的优先级进行选择。

    举例:“线应变”和“相对变形”为同一个量的两个名称,但不具有同等的地位,要优先选择前者,即“线应变”,但在行文中要统一。

    3)对有两个或两个以上量名称而未加区别的量,其量名称则处于同等的地位,可根据情况选择一个使用。举例:“压力”和“压强”为同一个量的两个名称,具有同等的地位,选择其一即可,但在行文中要统一。

    4)对有简称(即常用称法)的量,要优先使用量名称的简称。举例:“相差”和“相位差”是同一个量的简称和全称,要优先使用简称“相差”;“相对密度”和“相对质量密度”也为同一量的简称和全称,要优先使用前者。

    5)对同一刊物特别是同一篇论文中的同一个量,一般应始终使用一种量名称。举例:“自由落体加速度”和“重力加速度”是同一量的两个名称,在行文中应选择一个名称使用,但一般应始终使用所选择的那个量名称。

    2.3 量的符号

    在国家标准中,为每个量都规定了专门的符号,即量的符号。部分量的名称及其符号如表所示。

    2.3.1 量符号的基本知识

    1)量的符号一般为单个拉丁字母或希腊字母,不少量的符号还包含有下标,但特征数的符号是用两个字母表示的。如“雷诺数”(符号为Re)、“马赫数”(符号为Ma)等特征数是用两个字母表示的。

    2)一般来说,一个量有一个符号,但有的量有两个或两个以上的符号。如“摄氏温度”有两个量符号tθ,这两个符号具有同等地位;“重量”有三个符号WPG,其中PG为备用符号

    3)一般来说,不同量的符号是不同的,但有的量的符号与另外不同的量的符号是相同的,即同一符号可以作为不同的量的符号。如W可作为“重量”和“功”这两个量的符号;T可作为“周期”和“热力学温度”的符号;p可作为“压力”、“动量”和“物距”的符号。

    4)量的定义是非常严格的,定义不同而量名称非常相近或相似的量的符号是截然不同的。如“力”的符号为F,“表面张力”的符号却为γσ;作为7个基本量之一的“质量”,其符号为m,在声学中“[]质量”表示惯性力抗除以角频率,其符号为M;“长度”、“波长”和“程长”虽具有相近的量名称,但其符号是不同的,分别为l(或L)、λs,而在数学中可用小写的拉丁字母(如ab等)或两个连写的字母(如∣AB∣、AB)表示直线段的长度。

    5)量的符号一律采用斜体字符表示(表示酸碱度的符号pH和表示材料硬度的符号HRC等可以“当作”量的符号使用,但必须用正体字符表示)。有下标时,其下标的正斜体根据具体情况而定。如“群速度” 英文单词group而来);“质量定容热容”的符号为cV,其下标V用斜体表示(根据“体积” 的量符号而来)。

    6)一些量的符号是严格区分大小写的。如大写字母P表示“功率”的符号,而小写字母p表示“压力”、“物距”或“动量”的符号。

    2.3.2 量符号的使用规则

    1)要使用国家标准中规定的量符号

    正确理解各个量的概念是准确使用量符号的基础,否则,就可能会混淆不同量之间的区别,进而就会使用错误的量符号和错误的单位。

    2)要恰当选用同一量的量符号

    如果一个量同时有两个或两个以上的符号而未加区别时,则它们都是处于同等的地位,可根据情况选择一个符号使用。

    1  部分量的名称、符号及其单位名称、符号

    量的名称

    量的符号

    单位名称

    单位符号

    时间,时间间隔,持续时间

    t

    s

    F

    []

    N

    表面张力

    γ,σ

    []每米

    N/m

    压力

    p

    [斯卡]

    Pa

    渗透压力

    П

    [斯卡]

    Pa

    力矩

    M

    []

    N·m

    W,(A

    []

    J

    弹性模量

    E

    [斯卡]

    Pa

    质量定压热容,比定压热容

    cp

    []每千克开[尔文]

    J/kg·K

    质量定容热容,比定容热容

    cV

    []每千克开[尔文]

    J/kg·K

    热力学温度

    T,(Θ

    [尔文]

    K

    摄氏温度

    tθ

    摄氏度

    传热系数

    K,(k

    []每平方米开[尔文]

    W/m2·K

    热绝缘系数

    M

    平方米开[尔文]每瓦[]

    m2·K/W

    运动粘度

    ν

    二次方米每秒

    m2/s

    [动力]粘度

    η,(μ

    [斯卡]

    Pa·s

    电位差,(电势差),电压

    U,(V

    []

    V

    []亮度,辐射度

    LLe

    []每球面度平方米

    W/sr·m2

    [平面]

    αβ

    弧度

    rad

    立体角

    Ω

    球面度

    sr

    效率

    η

    1

    注:①表中“,”前后的两个量名称同义;“()”中的量名称虽与前面的量名称同义,但不优先使用。②表中仅去掉方括号时的量名称为全称,去掉方括号连同其中的字时为简称。③“( )”中的量的符号为备用符号。④表中“单位名称”一栏中,去掉方括号时的名称为全称,去掉方括号连同其中的字时为简称,二者意义相同。⑤表中“单位符号”一栏中,没有列出一些量的属于我国法定计量单位的非SI单位冲突或按习惯需要使用时,可使用备用符号。

    3)要正确使用量符号的下标

    当不同的量使用同一字母作量符号,或同一个量有不同的使用特点,或有不同的量值要表示时,为了相互区别,需要使用主符号附加下标的形式(必要时可使用上标)作为量符号。

    4)要严格区分量符号(包括上、下标)的大小写、正斜体、字体和字符种类。

    5)矩阵、矢量和张量的主符号一律用单个黑体、斜体字母表示。

    6)对于由两个字母构成的量符号,为避免误解为两个量相乘,当其在公式中出现时,相乘的量之间一定要加中圆点“ · ”或空出1/4个汉字的位置。

    2.3.3 下标的使用规则

    1)数字、数学符号和记号、连续或相关字母、量符号、单位符号、来源于人名的缩写、关键英文词的首字母或缩写等均可作下标。

    2)量符号和代表变动性数字的字母作下标时,一律用斜体表示,其他则用正体表示。

    3)用英文缩写作下标时,来源于人名的缩写为大写字符,其他缩写一般为小写字符。

    4)国际性规定的下标要优先使用。

    5)可用同一字母的大、小写两种不同写法,或在量的符号上方加某些记号来表示下标不足以表示不同量之间区别的情况时量的符号。

    6)当一个量的符号中出现两个以下标或下标所代表的符号比较复杂时,可把这些下标符号加在“(  )”中置于量符号之后。

    7)尽可能不用或少用复合下标(这里是指下标的下标)。

    8)根据需要可以使用上标。

    3 单位

    在国家标准中为每个量专门给出了单位,这些单位均为我国的法定计量单位。正确使用法定单位是“量和单位”标准化的重要方面。一些量的单位名称和单位符号如表所示。

    3.1 我国法定计量单位的组成

    我国法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础,根据我国国情加选16个非SI单位构成的。具体来说包括以下6个部分:

    ·SI基本单位(7个),见国家标准第4页。

    ·SI辅助单位(2个)及SI中具有专门名称的导出单位(19个),见国家标准第5页。

    ·我国选定的非SI单位(16个),见国家标准第9页。

    ·由以上单位构成的组合单位。

    ·SI词头(20个)与以上单位构成的倍数单位,SI词头见国家标准第6页。

    3.2 单位的名称(读法)

    单位的名称用于叙述性文字中。部分单位有全称、简称两种名称。

    书写单位的名称时,单位名称中绝对不能出现任何符号,而且组合单位中“每”字不能出现两次。组合单位中单位的名称与其符号表示的顺序是一致的,名称中的“每”对应其符号中的“/”。另外,对乘方形式的单位名称,其顺序是指数名称在前,单位名称在后。如“传热系数”的单位名称为“瓦特每平方米开尔文”、“瓦每平方米开尔文”、“瓦特每平方米开”或“瓦每平方米开”4种之一,而不能为瓦特每平方米每开尔文瓦特每开尔文平方米等,也不能为诸如瓦特/平方米开尔文瓦特/平方米/开尔文瓦特/平方米·开尔文等之类,也不能为瓦特每米平方开尔文等。

    当长度单位的2次幂和3次幂分别是面积体积时,相应的指数的名称为平方立方,其他情况时则为二次方三次方。如运动粘度的单位名称为二次方米每秒,而不是平方米每秒截面系数的单位名称为三次方米,而不是立方米

    在国家标准中,除 “[平面]角”、“立体角”这两个“量纲一的量”的单位名称规定为“弧度”、“球面度”外,其他“量纲一的量”的单位名称均为“一”。

    3.3 单位的符号

    单位的符号用于公式、数据表、曲线图、刻度盘和产品铭牌等需要明了的地方,也用于叙述性文字中。单位的符号分中文符号和国际符号两种。在国家标准单位的“符号”一栏中虚线上方列出的单位即为单位的国际符号。一般情况下,单位的符号即是指单位的国际符号。科技期刊中除科普类刊物在必要时可使用单位的中文符号外,其他科技期刊一律使用单位的国际符号。通常称“量的单位符号”为“量的单位”。

    单位的中文符号可为单位名称的简称,或单位名称的简称与“· ”或(和)“/”及(或)指数(如-12等)的组合。如弹性模量的单位中文符号为动力粘度·表面张力/·-1传热系数/(米2·开)。

    单位的国际符号是国际上通用的,以一个或若干个拉丁字母或其他种类字母表示的标准化符号,也可以是由几个字母(包括词头符号)和“· ”或(和)“/”及(或)指数(如-12等)组合而成的组合单位。组合单位中的“/”不能多于一条,对于分子为1的组合单位符号一律用负数幂的形式。如“传热系数”的单位符号为“W/m2·K)”,而不能为“W/m2/K”;“ 宏观截面”的单位符号为“m-1”,而一般不能为1/m。词头是加在SI单位前的因数符号,用来构成十进倍数单位和分数单位,以避免单位前的数值过大或过小。词头与单位符号之间不留空隙,即作为一个整体不可分割。

    国家标准中还包括与SI单位并用的属于我国法定计量单位的非SI单位符号。如“[平面]角”的非SI单位符号为“ °”、“ ′”、“″”;“时间”为minhd;“体积”为L(或l)。

    单位的符号一律用正体字符表示,除来源于人名的单位符号第一个字母大写外,其余均为小写。如W(瓦)、V(伏)、N(牛)、Pa(帕)、mol(摩尔)、cd(坎)和rad(弧度)等。表示因数大于和等于106的词头符号为大写体,否则为小写体。如大写字母“P”表示1015,小写字母“p”表示10-12;大写字母“M”表示106,小写“m”表示10-3等。

    除 “[平面]立体角这两个量的单位名称外,其他量纲一的量的单位符号均为数字“1”,在实际中并不写出。

    3.4 法定计量单位的使用规则

    1)在公式、图表和文字叙述中表达量值时,一律使用法定计量单位。

    2)单位前的数值不得拆开。如10.55 m不能写成10m55,也不能写成1055

    3)单位名称和单位符号都必须作为一个整体使用,不得拆开。如表示35摄氏度,不得写成摄氏35度或35度,也不得写成35°C,而只能写成35 ℃。

    4)单位符号中不得加任何额外标记。如表示10焦尔,应为10 J,而不能为10 J.;表示5千克,应为5 kg,而不能为5 kgs;表示实验值200 N,不能为200 Nexp,而应为Fexp=200 N

    5)可用汉字形式的计数单位与国际单位构成组合单位。如m2/人、N/根。

    6)为避免单位前的数值过大或过小,可以使用词头(SI词头)加在单位之前构成倍数单位(包括十进倍数和分数单位),但使用词头构成单位时,一般应使量的数值处于0.1~1 000的范围内。如20 180 000 Pa20 180 kPa应写成20.18 MPa;面积20 000 000 m2应写成20 km2

    7)我国习惯用的数词如万(104)、亿(108)等不是词头,但可与单位符号构成组合单位。如20亿kW·h100km

    8)应使用具有专门名称的SI导出单位,不要使用其原来的组合单位。如“压力”、“弹性模量”的单位为Pa,而不要再用N/m2;“[直流]功率”的单位为W,而不宜用V·A

    3. 5 使用词头注意事项

    1)有些单位不得使用词头。如摄氏温度单位以及非十进制的单位如平面角度单位(°)、(′)、(″)和时间单位(s除外)minhd等均不能使用词头构成单位。

    2)词头不能单独或重叠使用。如不能将106个表示为M个;不能将nm表示为mμm

    3)使用词头构成单位时,一般应使量的数值处于0.1~1 000的范围内,但下列场合可以不受这一限制,即无论其数值是多少,仍可用原来的单位。

    ·机械制图中习惯用mm作单位

    ·建筑制图中习惯用m作单位

    ·导线截面积习惯用mm2作单位

    ·领土面积习惯用km2 作单位

    ·土地面积习惯用hm2(公顷)作单位

    ·在图、表等中为对照方便而表达同一个量,如某物各点切应力σ1=0.002 Pa,σ2=2 100 Pa, σ3=3 500 Pa,σ4=0.003 Pa

    ·一些标准常数,如电磁波在真空中的传播速度c=299 792 458 m/s

    4)组合单位加词头时,若组合单位为相乘关系,词头加在整个单位之前;若组合单位为相除或乘和除关系,词头加在整个组合单位之前,分母一般不加词头(当分母为长度、面积和体积单位时分母可加词头);分子和分母前一般不同时加词头。如“力矩”的单位kN·m不宜写成N·km;“摩尔热力学能”的单位kJ/mol不宜写成J/mmol;“体积质量”的单位可以选为g/cm3

    5)词头h(百)、da(十)、d(分)和c(厘)一般用于某些长度、面积和体积单位。

    6)使用有词头的单位时,单位的指数是指包括词头在内的整个单位的幂。如10 000 000 m2应表示为10 km2,而不是10 Mm2

    4 结束语

    国家标准中虽只列出基础学科中最主要的“量和单位”,但涉及的科学技术广泛而深入,而且还涉及一些政策问题,我们一定要严肃认真地对待,严格贯彻执行国家标准。

    科技期刊中“量和单位”的标准化,是科技期刊标准化的一个重要方面。作为科技期刊的编辑人员,必需认真学习有关“量和单位”的国家标准,掌握好有关“量和单位”的知识,熟练运用国家标准。作为科技论文的作者,写作时也要执行国家标准,既有助于 “量和单位”的标准化,也可缩短论文的编辑加工时间。

     

  • 发布日期: 2010-11-05  浏览: 1546