物理单位换算器

在 15 类物理量、200+ 个物理单位之间换算,双向换算、即时出结果。另见:计算器 | 常数查询 | 力学。
长度:在米、千米、厘米、毫米、微米、纳米、英寸、英尺、码、英里、海里、天文单位、秒差距、光年、埃与英寻之间换算。用上方按钮切换类别。
什么是物理单位换算?

单位是度量物理量时所依据的基准量,单位换算就是把一个基准量与另一个作比较的算术。自 1960 年起的国际标准是国际单位制(SI),以米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉七个基本单位为核心,其他单位都由它们乘除导出。一贯单位制意味着量的乘积给出单位的乘积,J = N·m 这样的等式无需插入额外常数。CGS 等非一贯制则要插入常数——历史上很有用,实践中很别扭。本面板全部以 SI 因子存储:每个单位存一个数(换算到 SI 基本单位的因子),每个答案都是 unit_in_SI ÷ unit_out_in_SI,格式化交给显示层。

SI 给每个量一个基本单位,本面板给你其余所有单位的因子:1 km = 10³ m,1 秒差距 = 3.0857×1016 m,1 电子伏特 = 1.602×10−19 J。换算因子就是换算的全部物理,其余只是格式。
长度——从埃到秒差距

面板的 16 个长度条目跨越约 26 个数量级,从埃(10−10 m,化学键与原子间距的尺度)到秒差距(3.0857×1016 m)。米是工作 SI 单位,其余只是带固定因子的命名约定。同一量级内,各学科用不同工作单位:可见光波长用纳米(400-700 nm);细胞生物学用微米;机械工程用毫米;日常物品用厘米;地理用千米。在人体到地球再到星系的尺度上,天文单位(1 AU = 1.496×1011 m,精确定义为日地距离)与光年(1 ly = 9.461×1015 m,光在一个儒略年中所行距离)连接太阳系与近距恒星。秒差距是专业天文单位,定义为 1 AU 张角为一角秒的距离:1 pc ≈ 3.26 ly ≈ 206,265 AU。

质量——从幺克到太阳质量

12 个质量条目覆盖从量子到天文的范围:化学用的原子质量单位(1.661×10−27 kg,即道尔顿,一个核子的质量)、分析化学的微克与毫克、日常的千克、工业量的吨、常衡磅(0.4536 kg,1959 年起精确定义为 453.59237 g)以及恒星尺度的太阳质量(1.989×1030 kg)。克拉(精确 200 mg)是宝石质量单位;斯勒格(14.594 kg)是英制质量单位,让 F = ma 在磅力下无需额外因子——必须用美制时很有用。注意“重量”严格说是力不是质量;1 千克力 = 9.81 N。面板不混淆二者:这里每个条目都是以 kg 计的质量。

能量——焦耳、eV、卡、BTU、kWh

能量一栏横跨量子(电子伏特,1.602×10−19 J)与工业(千瓦时,3.6×106 J)。SI 单位是焦耳(1 J = 1 N·m = 1 kg·m²/s²);电子伏特是天然的原子单位(电子穿越 1 伏特获得的动能);卡路里(热化学卡,4.184 J)活在营养标签上;英热单位(1 BTU ≈ 1,055 J)存活于暖通空调额定值和一根木质厨房火柴的能量里;kWh 则出现在你的电费单上。E = mc² 直接把质量与能量挂钩:1 kg 质量蕴含 8.988×1016 J,够全世界经济运转几秒钟。食品的大卡 Calorie(注意大写 C)实际是千卡(1,000 cal = 4,184 J)。

压强——帕斯卡、atm、bar、mmHg、psi

压强的单位几乎比任何其他物理量都多,因为它同时成长于三个传统:气象学(毫米汞柱 mmHg 与毫巴)、工程学(磅每平方英寸 psi)和物理学(帕斯卡,Pa = N/m²)。锚定数字:1 atm = 101,325 Pa(精确)——最初的 SI 单位是“标准大气压”;1 mmHg ≈ 133.322 Pa(标准重力下 1 mm 汞柱的高度);1 bar = 100,000 Pa(精确)(一个实用的整数,略小于 1 atm);1 psi ≈ 6,894.76 Pa。mmHg 与 Pa 之比正是水银气压计的原理:760 mmHg = 1 atm。血压习惯用 mmHg,大气压用 hPa(百帕,数值等于毫巴),胎压用 psi。

温度很特殊

其他所有物理量的换算都只是一个乘法因子。温度是例外:其单位之间既有偏移又有比例,因为每种温标的 0 点位置不同。摄氏转开尔文加 273.15;华氏转兰金加 459.67;摄氏转华氏乘 9/5 再加 32。换算温度差只用比例因子(1 K = 1°C = 9/5°F)。面板用类别专属的比例与偏移处理,因此 100°C 正确显示为 212°F(而非 180°F——常见错误)。把温度差当成本温度是单位换算中最常见的单一错误。

杂项:角、电荷、电压、频率

有几组换算值得专门标记,因为连老手也会栽跟头:弧度与度不只是无量纲,它们是同一个无量纲——2π 弧度 = 360°,任何一种单位的整圆都是长度/半径之比,结果为纯数;这就是角公式里的 ω 两种单位都能用的原因。频率是时间的倒数:赫兹 = 1/s。电压(焦耳每库仑)与电荷(库仑)通过 Q = I·t 与电流(安培)相连。电流的基本单位安培定义为每秒 6.241×1018 个元电荷;2019 年 SI 重新定义把它改为固定元电荷值并导出安培。面板全程使用常规工程因子,对几乎所有用途其与实用定义的偏差小于百万分之一。

常见误区
  • 温度只是另一种刻度,像英寸对厘米。温标既有偏移又有比例:0°C = 273.15 K,不是 0 K。1 K 的间隔等于 1°C 的间隔,但绝对温度不同。混用二者是与热有关的单位换算中最常见的错误。
  • 一磅就是一千克。磅是常衡制质量单位(1959 年起精确等于 0.453 592 37 kg);磅力(lbf)是力的单位(约 4.45 N)。二者相差因子 g ≈ 9.81。体重秤报的是磅质量;火箭发动机报的是磅力;各自语境下都正确。
  • 1 kg 体重乘 9.81 得牛顿。9.81 m/s² 是标准地表重力加速度,不是换算因子。1 kg 质量在海平面重约 9.81 N,但同一质量在任何地方数值都相同——重量(力)才随当地 g 变化。
  • 电子伏特是电压单位。名字虽带 volt,eV 是能量单位:电子经 1 伏特电位差获得的能量。1 eV = 1.602×10−19 J。“eV”里的“伏特”只是运动学上的便利,不是力的单位。

相关工具:常数查询(这些因子背后的数值)、热力学(温度特例的实际运用)以及计算器(量纲分析的代数工具)。