在我們的日常生活中，「公升（L）」與「公斤（kg）」是兩個再熟悉不過的度量單位。我們用公升來計算瓶裝水的容量，用公斤來衡量市場買菜的重量。然而，這兩個單位分別度量的是物質兩種截然不同的物理屬性：體積與質量。許多人常有「一公升的水等於一公斤」的印象，但這句話的背後其實隱含了特定的科學條件。本篇文章文將深入探討公升公斤的定義、歷史淵源，並闡明兩者之間換算的關鍵——密度，以及其在生活中的實際應用。
定義的本質：體積與質量的區別
要理解公升與公斤的關係，首先必須釐清它們各自的定義。
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公升 (Liter)： 公升是國際上普遍接受的容量（體積）計量單位，是一種容積單位。根據現行國際標準，一公升的嚴格定義為一立方公寸（dm³）。這相當於一個長、寬、高各為10公分（1公寸）的正立方體所能容納的體積。如同長度是一維的，面積是二維的，體積描述的則是三維空間的大小。因此，1公升等於1000立方公分（cm³），而1毫升（ml）即等於1立方公分（c.c.或cm 3）。
公斤 (Kilogram)： 公斤是國際單位制（SI）中的質量基本單位。質量代表物體內部所含物質的總量，它在任何地方都不會改變。與之相對的「重量」則是質量在特定重力場下所受到的引力，會因地點（如地球或月球）而異。雖然在日常用語中我們常將兩者混用，但在科學上它們的意義是不同的。
歷史淵源：水所扮演的關鍵角色
公升與公斤看似獨立，但在歷史上，它們的定義曾透過「水」而緊密相連。在1901年的第三屆國際度量衡大會（CGPM）中，公升曾被定義為：「一公斤純水，在標準大氣壓力（760託）下、密度最大時（約攝氏4°C）的體積」。
這個定義也反映在中華民國43年（西元1954年）修正的《度量衡法》第二條中：「一公升等於一公斤純水在其最高密度七百六十公釐氣壓時之容積」。這個定義的初衷是為了建立一個直觀且便於應用的標準，讓人們能輕易地將水的體積與質量聯繫起來，即在特定條件下，「1公升的水」其質量恰好為「1公斤」。
然而，由於水的密度會受到溫度、壓力及同位素比例的微小影響，為了追求更精確且獨立的標準，國際度量衡大會於1964年廢除了這個定義，將公升的定義回歸到純粹的幾何體積——「一立方公寸」。
密度的重要性：換算的唯一橋樑
既然公升是體積單位，公斤是質量單位，那麼兩者之間便不存在直接的換算公式。要從一個物質的體積（公升）計算出其質量（公斤），必須引入一個關鍵的物理量：密度。
換算公式為：質量 (公斤) = 體積 (公升)×密度 (公斤/公升)$
水是基準： 純水在約攝氏4°C時密度最大，約為 0.999975 kg/L，非常接近 1 kg/L。這就是「一公升水約等於一公斤重」說法的由來。
溫度的影響： 當水溫偏離4°C時，其體積會膨脹，密度隨之降低。例如，在台灣平地的常溫（假設25°C）下，水的密度約為 0.997 kg/L。這意味著在常溫下，一公升的水其實略輕於一公斤。這也說明瞭溫度對換算的影響。
不同物質的差異： 其他物質的密度各不相同。例如，市售的鮮奶因含有脂肪、蛋白質等成分，密度比水稍大（約 1.03 kg/L），因此一公升的鮮奶會比一公斤稍重。而汽油的密度約為 0.75 kg/L，一公升的汽油質量僅約0.75公斤。
單位換算與應用
根據《度量衡法》及國際標準，公制單位有一套完整的換算系統，以下為容量與重量的常用單位換算表。
容量（體積）單位換算
單位名稱
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等同於（公升）
公秉 (Kiloliter, kl)
1,000 L
公石 (Hectoliter, hl)
100 L
公斗 (Dekaliter, dal)
10 L
公升 (Liter, L)
1 L
公合 (Deciliter, dl)
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0.1 L
公勺 (Centiliter, cl)
0.01 L
公撮 (Milliliter, ml)
0.001 L
重量（質量）單位換算
單位名稱
等同於（公斤）
公噸 (Metric Ton, t)
1,000 kg
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公擔 (Quintal)
100 kg
公斤 (Kilogram, kg)
1 kg
公兩
0.1 kg
公克 (Gram, g)
0.001 kg
公銖
0.0001 kg
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公毫 (Milligram, mg)
0.00001 kg
常見問題
Q1: 所以，一公升的水到底有多重？
答案: 這取決於水的溫度和純度。在最接近理想條件的攝氏4°C時，一公升純水的質量幾乎完全等於1公斤。但在一般室溫下（如20-25°C），由於水的密度變小，一公升水的質量會略低於1公斤（約997-998公克）。
Q2: 為什麼我買的鮮奶標示「容量936毫升」，「重量964公克」？
答案: 這是因為鮮奶的密度比水大。鮮奶中含有乳脂、蛋白質、礦物質等非水成分，使其密度超過1公克/毫升。因此，即使體積不足1000毫升，其質量也可能接近1000公克。這個標示恰好證明瞭體積與質量是不同的概念。
Q3: 公斤和台灣菜市場常用的「斤」有什麼不同？
答案: 兩者是完全不同的單位。「公斤」是國際通用的質量單位，等於1000公克。而台灣傳統市場所使用的「斤」，稱為「台斤」，源自傳統度量衡，1台斤等於600公克，也就是0.6公斤。在購買時需要特別留意，避免混淆。另外，英制單位中的磅（Pound）也是不同的重量標準。
Q4: 既然換算需要密度，我要如何查詢不同物質的密度？
答案: 您可以透過網路搜尋引擎、化學或物理手冊、以及許多單位換算應用程式來查詢常見物質的密度。請注意，密度通常會隨溫度變化，因此查詢時最好能找到在特定溫度下的密度值以獲得更準確的結果。
總結
公升與公斤是度量衡系統中兩個不可或缺的單位，它們分別描述了物質的體積和質量。儘管在歷史上曾透過水的特性建立連結，但現代科學已將其定義獨立。兩者之間的換算完全依賴於物質的「密度」。記住「一公升水約等於一公斤」是一個在特定條件下才成立的實用估算，而理解其背後的原理，能幫助我們在科學研究與日常生活中做出更精準的判斷。
資料來源
度量衡法(民國43年03月22日修正) – 法規檢視
單位換算表
一公升的水有多重? __MPM數學- 鄭老師(非思不可)
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