Einheit (Physik)

Physikalische Größen werden in Maßeinheiten (auch: Größeneinheit oder physikalische Einheit) gemessen, die einen eindeutigen (in der Praxis feststehenden, wohldefinierten) Wert haben und beim Messen als Vergleichsgröße zur quantitativen Bestimmung des Wertes anderer Größen der gleichen Art verwendet werden.

Eigenschaften

Maßeinheiten können für alle Größenarten definiert werden. Nicht-physikalische Einheiten sind z. B. wahrnehmungsbezogene Größen wie die Tonheit oder Lautheit.

Zur Verdeutlichung der Maßeinheit 1 für dimensionslose Größen werden dieser häufig zusätzliche Namen verliehen, beispielsweise rad oder Steradiant, siehe Hilfsmaßeinheiten, obwohl diese Einheit auch weggelassen werden kann. Für Anteile der Maßeinheit 1 sind z. B. %, ‰ oder ppm (parts per million) gebräuchlich.

Einheitensysteme

Einheiten können zu Einheitensystemen zusammengefasst werden, in denen Basiseinheiten definiert werden, aus denen sich durch Ableitung weitere Einheiten ergeben.

Einheitenzeichen

Einheitenzeichen werden stellvertretend für die Einheitennamen verwendet. Sie sind meistens lateinische Buchstaben oder Buchstabengruppen, aber auch griechische Buchstaben oder sonstige Zeichen. Für alte Maßeinheiten waren auch Einheitenzeichen gebräuchlich, die keinem Alphabet angehören. Einheitenzeichen werden nicht-kursiv gesetzt – auch dann nicht, wenn der umgebende Text kursiv ist. Bei Maßangaben steht zwischen der Zahl und dem Einheitenzeichen ein Leerzeichen, jedoch kein Zeilenumbruch.

Weitere Hinweise zum korrekten Gebrauch finden sich hier: Schreibweise von Größen, Einheiten und Werten.

Geschichte

Ein öffentliches Längenmaß als Referenzkörper am Altstadt-Rathaus von Braunschweig

In früheren Zeiten wurden Maßeinheiten meistens über Referenzkörper (sogenannte „Maßverkörperungen“) definiert, die die entsprechende Eigenschaft hatten. Gut geeignet sind dazu Längenmaße, Volumen, Massen, die über Metallstäbe, Kugeln oder Hohlgefäße darstellbar sind. An repräsentativer Stelle befestigt, häufig in der Fassade des Rathauses eingemauert, ermöglichte es ein solches Maß jedem, seine eigenen Messgeräte zu kalibrieren. Im Einheitensystem SI ist das Kilogramm derzeit die einzige Maßeinheit, die auf diese Weise definiert ist. Maßeinheiten wurden früher sehr willkürlich und oft ohne Beziehung zueinander, aber nach praktischen Gesichtspunkten, wie Längenabmessungen am menschlichen Körper festgelegt.

Abstraktere Maßeinheiten hatten zu der Zeit im Alltag nur eine untergeordnete Bedeutung. Derartige Einheiten muss man über Messvorschriften definieren, die vergleichsweise einfach mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren sind. Im fachlichen Bereich unterscheidet man jedoch zwischen „Definition“ und „Realisierungsvorschrift“; die geeigneten Realisierungsverfahren unterscheiden sich oft von dem in der Definition festgelegten Verfahren. Welches Verfahren geeignet ist, hängt von den Genauigkeits-Anforderungen ab. Beispielsweise kann für die „Darstellung“ einer Maßeinheit als nationales Normal viel höherer Aufwand betrieben werden als beim Eichen von Handelswaagen. Je nach Genauigkeitsanforderung können auch heute noch verkörperte Maße aktuell sein.

Siehe auch: Geschichte von Maßen und Gewichten

Beispiele

Im SI-Einheitensystem ist das Kilogramm definiert durch die Masse des Urkilogramms in Paris (auch Internationaler Prototyp genannt). Alle Massen werden als Vielfache dieser Masse angegeben, z. B. bedeutet die Angabe „5,1 kg“ soviel wie „5,1 mal so große Masse wie die Masse des Urkilogramms in Paris“. Durch Vergleichsmessungen mit nationalen Kopien des Urkilogramms hat man festgestellt, dass es mit der Zeit Masse verliert, was natürlich nicht im Sinne der Erfinder lag. Wissenschaftler in aller Welt suchen nun nach einer exakt reproduzierbaren Darstellungsweise des Kilogramms durch Teilchenzählung.

Die Geschwindigkeitseinheit Meter/Sekunde ist im SI eine von den Basiseinheiten Meter und Sekunde abgeleitete Einheit. Hingegen ist die Geschwindigkeitseinheit Mach nicht von anderen Einheiten abgeleitet und nicht in ein Einheitensystem eingebunden; als Pendant im SI kann die Mach-Zahl - sie hat die Dimension 1 - benutzt werden. Man sagt dann: "Die Mach-Zahl beträgt 1,25" statt: "Die Geschwindigkeit ist Mach 1,25".

Beispiele von alten Einheiten:

• Pferdestärke (PS): Leistung, die benötigt wird, um 75 kg im Schwerefeld der Erde in einer Sekunde einen Meter zu heben.
• Torr (bzw. mm Hg): Druck, der einer Quecksilbersäule von 1 mm entspricht
• Kilopond (kp): Gewichtskraft der Masse 1 kg im Schwerefeld der Erde

Siehe auch

• das Maß
• Geschichte von Maßen und Gewichten
• Physikalische Größe
• Liste der physikalischen Formelzeichen
• Vorsätze für Maßeinheiten
• Internationales Einheitensystem
• Angloamerikanisches Maßsystem

Weblinks

• Links zum Thema Maßeinheiten im Open Directory Project

Maßeinheiten umrechnen