Abk. für frz. Systéme International d’Unités.
Das internationale Einheitensystem (SI-Einheiten) verkörpert das moderne metrische System und ist das am weitesten verbreitete Einheitensystem für physikalische Einheiten. Ursprünglich aus den Bedürfnissen der Wissenschaft und Forschung entstanden, ist es mittlerweile auch das vorherrschende System für Wirtschaft und Handel. In der europäischen Union und in den meisten anderen Staaten ist die Nutzung von SI-Einheiten im amtlichen bzw. geschäftlichen Schriftverkehr gesetzlich vorgeschrieben (EG-Richtlinien 80/181/EWG; 199/103/EG).
Durch das SI werden physikalische Einheiten zu ausgewählten Größen festgelegt. Die Auswahl erfolgt – unter Berücksichtigung der geltenden wissenschaftlichen Theorien – nach praktischen Gesichtspunkten. Nichtphysikalische Größen – z. B. wirtschaftliche oder sozialwissenschaftliche Größen – werden im SI nicht definiert.
Das SI als kohärentes Einheitensystem beruht auf dem Dezimalsystem und ist grundsätzlich auf sieben physikalisch unabhängigen Basiseinheiten aufgebaut (Größe / Name / Symbol, Tab. S 5).
Die weiteren Einheiten im SI-System sind aus den Basiseinheiten (SI-Präfixe) abgeleitete Einheiten und stellen Potenzprodukte der Basiseinheiten als algebraische Funktion dar, wobei diese abgeleiteten Einheiten meist einen besonderen Namen tragen (Tab. S 6).
Das Vielfache oder Teile von Einheiten entstehen dabei durch Multiplikation mit 10er-Potenzen, wobei die Zeichen der Vorsätze unmittelbar vor die Einheit zu setzen sind. Diese Vorsilben dürfen bei zusammengesetzten Einheiten jedoch nicht auf verschiedene Einheiten angewendet werden (Tab. S 7).
Das SI wurde 1954 beschlossen und beruht derzeit auf 7 per Konvention festgelegten Basiseinheiten zu 7 entsprechenden Basisgrößen. Für die Überwachung der Konsistenz und Eindeutigkeit des SI ist das internationale Büro für Maß und Gewicht (BiPM) zuständig. National sind die jeweiligen metrologischen Staatsinstitute (NMi) zuständig, wie z. B. die physikalisch-technische Bundesanstalt (PTB) in Deutschland oder das National Institute of Standards and Technology (NiST) in den USA.
Grundsätzlich können physikalische Größen auch in anderen als SI-Einheiten angegeben werden, was in Teilgebieten der Forschung und Wirtschaft bis heute gebräuchlich und je nach Gesetzeslage teilweise auch zulässig ist (Tab. S 8 und S 9). Allerdings sollten Einheiten aus unterschiedlichen Einheitensystemen nach Möglichkeit nicht gemischt verwendet werden.
Das (veraltete) MKS-System ist ebenfalls ein metrisches System mit den Basisgrößen Länge (Meter), Masse (Kilogramm) und Zeit (Sekunde). Durch Hinzunahme des Ampere als elektrische Basiseinheit gelangte man zum MKSA-System, welches schließlich in das SI-System eingegangen ist.
Das (veraltete) CGS-System (Tab. S 8) ist vor allem in der Festkörperphysik, der physikalischen Chemie und auch in der Elektrodynamik noch ein häufig verwendetes Einheitensystem und beruht auf den Basisgrößen Länge (Zentimeter), Masse (Gramm) und Zeit (Sekunde). Das CGS-System ist ebenfalls ein metrisches System – allerdings in anderer Dezimalteilung als das MKS – bzw. SI-Einheitensystem.
Durch Hinzufügung von elektromagnetischen Größen zum CGS-System erhielt man 4 verschiedene Ausprägungen:
-
das elektrostatische ESU,
-
das elektromagnetische EMU,
-
das Gaußsche und
-
das Heaviside-Lorentz-Einheitensystem.
Die 4 Ausprägungen unterscheiden sich in der Wahl der Proportionalitätskonstanten im Coulombgesetz, im ampereschen Gesetz und im Faradayschen Induktionsgesetz. Nennenswerte Bedeutung hat derzeit nur noch das Gaußsche CGS-System.
Das Gaußsche Einheitensystem ist ein physikalisches System, das auf dem CGS-System unter Hinzufügung elektromagnetischer Einheiten aufbaut. Die Nutzung erfolgt speziell in der theoretischen Physik, weil z. B. die Maxwell-Gleichungen oder das Coulombgesetz wesentlich einfacher dargestellt werden können im Vergleich zum MKS- bzw. SI-Einheitensystem.
Die vereinbarten Schreibweisen im SI-Einheitensystem sind in DIN 1301, 1313, 66030 geregelt.
| Größe | Formelzeichen | Einheit oder Name | Symbol oder Einheitenzeichen |
Definition |
| Länge | l | Meter | m | Das Meter ist die Länge der Strecke, die das Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299.792.458 Sekunden durchläuft. |
| Masse | m | Kilogramm | kg | Das Kilogramm ist die Einheit der Masse; es ist gleich der Masse des internationalen Kilogrammprototyps. Derzeit wird an einer neuen Definition der Masseneinheit gearbeitet, die auf der Atommasse und nicht mehr auf einem Prototyp beruhen soll. Ein original nicht präfixierter Name für das Kilogramm war das Grave. |
| Zeit | t | Second | s | Die Sekunde ist das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung. |
| Elektrische Stromstärke | I | Ampere | A | Das Ampere ist die Stärke eines konstanten elektrischen Stroms, der, durch zwei parallele, geradlinige, unendlich lange und im Vakuum im Abstand von 1 Meter voneinander angeordnete Leiter von vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern je 1 Meter Leiterlänge die Kraft 2 x10-7 Newton hervorrufen würde. |
| Thermo- dynamische Temperatur |
T | Kelvin | K | Das Kelvin ist der 273,16te Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunkts des Wassers, wobei die Beschreibung des Normals durch die internationale Temperaturskala aus dem Jahr 1990 (ITS-90) erfolgt. |
| Stoffmenge | n | Mole | mol | Das Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensoviel Einzelteilchen besteht, wie Atome in 0,012 Kilogramm des Kohlenstoffnuklids 12C enthalten sind. Bei Benutzung des Mol müssen die Einzelteilchen spezifiziert sein und können Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen sowie andere Teilchen oder Gruppen solcher Teilchen genau angegebener Zusammensetzung sein. |
| Lichtstärke | lv | Candela | cd | Die Candela ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungsquelle, die monochromatische Strahlung der Frequenz 540 x 1012 Hertz aussendet und deren Strahlstärke in dieser Richtung 1/683 Watt durch Steradiant beträgt (Wellenlänge ca. 55 nm). |
Fortsetzung Tab. S 6
| Größe | Name | Symbol | Aus SI-Basiseinheiten |
| Absorbierte Dosis, Energiedosis | Gray | Gy | J/kg = m2/s2 |
| Absorbierte Dosisrate | Gray pro Sekunde | Gy/s | Gy/s = m2/s3 |
| Aktivität eines radioaktiven Nuklids | Becquerel | Bq | 1/s |
| Äquivalentdosis | Sievert | Sv | J/kg |
| Beleuchtungsstärke | Lux | lx | lm/m2 = cdsr/m2 |
| Beschleunigung | m/s2 | ||
| Celsius Temperatur | Grad Celsius | °C | K |
| Dichte | kg/m3 | ||
| Dichte | Kilogramm durch Kubikmeter | kg/m3 | |
| Drehmoment | Newtonmeter | Nm | m2 kg/s2 |
| Druck, mechanische Spannung | Pascal | Pa | N/m2 = kg/m · s2 |
| Dynamische Viskosität | Pascalsekunde | Pa s | kg/ms = Ns/m2 |
| Ebener Winkel | Radian | rad | m/m |
| Elektr. Feldstärke | V/m | ||
| Elektr. Feldstärke | Volt pro Meter | V/m | V/m = mkg/s3A |
| Elektr. Flussdichte | Coulomb pro Quadratmeter | C/m2 | C/m2 = sA/m2 |
| Elektr. Ladung | Coulomb | C | A · s |
| Elektr. Ladungsdichte | Coulomb pro Kubikmeter | C/m3 | C/m3 = sA/m3 |
| Elektr. Potenzial, Spannung | Volt | V | W/A = m2kg/s3A |
| Elektrischer Leitwert | Siemens | S | A/V = s3A2/m2kg |
| Elektrischer Widerstand | Ohm | Ω | V/A = m2kg/s3A2 |
| Energie, Arbeit, Wärmemenge | Joule | J | N · m = m2kg/s2 |
| Energiedichte | Joule pro Kubikmeter | J/m3 | J/m3 = kg/ms2 |
| Exposition | Coulomb pro Kilogramm | C/kg | C/kg = sA/kg |
| Fläche | m2 | ||
| Frequenz | Hertz | Hz | 1/s |
| Geschwindigkeit | m/s | ||
| Induktivität | Henry | H | Wb/A = m2kg/s2A2 |
| Influenz | Farad pro Meter | F/m | F/m =s4A2/m3kg |
| Kapazität | Farad | F | C/V = s4A2/m2kg |
| Katalytische Aktivität | Katal | Kat | mol/s |
| Kinematische Viskosität | m2/s | ||
| Kraft | Newton | N | kg · m/s2 |
| Leistung | Watt | W | J/s = m2 kg/s3 |
| Lichtstrom | Lumen | lm | cd · sr |
| Magnetische Feldstärke | A/m | ||
| Magnetische Flussdichte bzw. | |||
| Magnetische Induktion | Tesla | T | Wb/m2 = kg/s2A |
| Magnetischer Fluss | Weber | Wb | Wb = V · s = m2kg/s2A |
| Molare Energie | Joule pro mol | J/mol | J/mol = m2kg/s2 mol |
| Molare Entropie, Molare Wärmekapazität |
Joule pro Mol Kelvin | J/molK | J/molK = m2kg/s2 Kmol |
| Molarität oder Stoffmengenkonzentration | mol/m3 | ||
| Oberflächenspannung | Newton pro Meter | N/m | kg/s2 |
| Permeabilität | Henry pro Meter | H/m | H/m = mkg/s2A2 |
| Raumwinkel | Steradian | sr | m2/m2 |
| Spezifische Energie | Joule pro Kilogramm | J/kg | J/kg = m2/s2 |
| Spezifische Wärmekapazität bzw. spezifische Entropie |
Joule pro Kilogramm Kelvin | J/kgK | J/kgK = m2/s2K |
| Thermische Leitfähigkeit | Watt pro Meter Kelvin | W/mK | W/mK = mkg/s3K |
| Volumen | m3 | ||
| Wärmeflussdichte | Watt pro Quadratmeter | W/m2 | W/m2 = kg/s3 |
| Wärmekapazität, Entropie | Joule pro Kelvin | J/K | J/K = m2kg/s2K |
| Wellenlänge | 1/m | ||
| Wellenlänge | Mikrometer µm Nanometer nm |
10-6 m 10-9 m |
|
| Wellenzahl v | Eins durch Meter | 1/m | |
| Winkelbeschleunigung | 1/s2 | ||
| Winkelgeschwindigkeit | 1/s |
| Vorsatz | Zeichen | Faktor |
| Yotta | Y | 1024 |
| Zetta | Z | 1021 |
| Exa | E | 1018 |
| Penta | P | 1015 |
| Tera | T | 1012 |
| Giga | G | 109 |
| Mega | M | 106 |
| Kilo | k | 103 |
| Hekto | h | 102 |
| Deka | da | 10 |
| Dezi | d | 10-1 |
| Zenti | c | 10-2 |
| Milli | m | 10-3 |
| Mikro | µ | 10-6 |
| Nano | n | 10-9 |
| Piko | p | 10-12 |
| Femto | f | 10-15 |
| Atto | a | 10-18 |
| Zepto | z | 10-21 |
| Yocto | y | 10-24 |
| Erg | 1 erg = 10-7 J |
| Dyne | 1 dyn = 10-5 N |
| Poise | 1 P = 1 dyn s/cm2 = 0,1 Pa s |
| Stokes | 1 St = 1 cm2/s = 10-4 m2/s |
| Gauß | 1 G = 10-4 T |
| Oersted | 1 Oe = (1000/4 pi) · A/m |
| Maxwell | 1 Mx = 10-8 Wb |
| Stilb | 1 Sb = 1 cd/cm2 = 104 cd/m2 |
| Phot | 1 ph = 104 lx |
| 1 kp = 9,81 N | = 9,81 kgm/s2 |
| 1 kg = 0,102 kps2/m | = 1 Ns2/m |
| 1 Ws = 1J | = 0,278 · 10-6 kWh |
| = 0,378 · 10-6 PSh | |
| = 0,102 mkp | |
| = 0,239 · 10-3 kcal | |
| 1 kWh | = 860 kcal |
| 1 kcal | = 4.186 J |
| = 1,16.10-3 kWh | |
| 1 W = 1 J/s | = 10-3 kW |
| = 0,00136 PS | |
| = 0,102 mkp/s | |
| = 0,860 kcal/h | |
| 1 kW | = 1,36 PS |
| = 860 kcal/h | |
| 1 PS | = 75 kpm/s |
| = 736 J/s | |
| 1 kpm/s | = 8,45 kcal/h = 9,81 J/s |
| 1 kcal/h | = 1,16 · 10-3 kW = 1,16 J/s |
| Erdbeschleunigung | g = 9,81 m/s2 |
| 1 atm | = 101.325 Pa |
| 1 bar | = 105 Pa |
| 1 mm Hg | = 133,322387 Pa |
| 1 Torr | = 133,322387 Pa |
| 1 psi | = 6.894,757 Pa |
| 1 rad (Strahlung) | = 10-2 Gy |
| 1 Ci | = 37 · 109 Bq = 37 · 109/s |
| Zeit | Minute Stunde Tag |
min h d |
1 min = 60 s 1 h = 3.600 s 1 d = 86.400 s |
| Ebener Winkel | Grad Minute Sekunde |
° 1’ 1’’ |
1° = (π/180)rad 1’ = (π/10.800)rad 1’’ = (π/648.000)rad |
| Volumen | Liter | l | 1 l = 10-3 m3 |
| Masse | Tonne Karat Atomare Masse |
t | 1 t = 103 kg 1 Karat = 2 · 10-4 kg = 1/12 der Masse des 12C-Atoms |
| Drehfrequenz | U pro min | U/min | = (1/60) s-1 |
| Fläche | Hektar Ar |
ha a |
1 ha = 104 m2 1 a = 102 m2 |
| Verhältnis zweier Energien oder Leistungen | Dezibel | dB | 1 dB = log (P1/P2) |
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie
