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Liste physikalischer Größen
Diese Liste führt alle wichtigen physikalischen Größen – die SI-Basisgrößen und davon abgeleitete Größen – der Technik und Naturwissenschaften sortiert nach …
Inhalt6 Abschnitte
Aufbau der Übersicht und SI-Grundlagen
Die Liste ordnet wichtige physikalische Größen aus Technik und Naturwissenschaften nach Fachgebieten. Sie umfasst die SI-Basisgrößen sowie daraus abgeleitete Größen. Formelzeichen folgen weitgehend internationalen Standards beziehungsweise DIN 1304; für manche Größen sind je nach Anwendungsbereich mehrere Formelzeichen üblich. Für die Schreibweise von Größen, Einheiten und Werten bestehen klare Standards. Physikalische Konstanten sind nicht enthalten.
Die sieben SI-Basisgrößen sind: Zeit t mit der Dimension T und der Einheit Sekunde (s); Länge l mit L und Meter (m); Masse m mit M und Kilogramm (kg); elektrische Stromstärke I mit I und Ampere (A); thermodynamische Temperatur T mit Θ und Kelvin (K); Stoffmenge n mit N und Mol (mol); Lichtstärke Iᵥ mit J und Candela (cd).
Die Übersicht nennt außerdem Größenarten wie Verhältnisgröße, bezogene Größe, extensive und intensive Zustandsgröße, Prozessgröße, Energiegröße und Feldgröße.
Raum, Bewegung und mechanische Größen
In der Geometrie sind ebener Winkel und Raumwinkel dimensionslos; ihre SI-Einheiten sind Radiant (rad) beziehungsweise Steradiant (sr). Längen wie Breite, Höhe, Radius, Durchmesser und Weglänge haben die Dimension L und werden in Meter (m) angegeben. Fläche hat die Dimension L² und die Einheit Quadratmeter (m²), Volumen die Dimension L³ und die Einheit Kubikmeter (m³). Als weitere Einheiten erscheinen etwa Grad (°), Hektar (ha), Liter (l), Ångström (Å), astronomische Einheit (AE), Lichtjahr und Parsec.
Zur Kinematik gehören Zeit und Periodendauer in Sekunden, Geschwindigkeit v oder c in m·s⁻¹, Beschleunigung a sowie Fallbeschleunigung g in m·s⁻² und Ruck j in m·s⁻³. Frequenz f oder ν wird in Hertz angegeben: Hz = s⁻¹. Kreisfrequenz, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung verwenden rad·s⁻¹ beziehungsweise rad·s⁻². Die Wellenlänge λ wird in Meter gemessen.
Wichtige mechanische Größen sind Masse m in kg, Kraft F in Newton (N), Impuls p und Kraftstoß in N·s = kg·m·s⁻¹, Drehmoment M in N·m sowie Drehimpuls L in kg·m²·s⁻¹, N·m·s oder J·s. Arbeit W und Energie E haben die Einheit Joule (J); 1 J entspricht auch 1 N·m. Leistung P wird in Watt (W) gemessen.
Bezogene mechanische Größen sind beispielsweise volumetrische Energiedichte in J·m⁻³, spezifische Energie in J·kg⁻¹, Dichte ρ in kg·m⁻³, Druck p und mechanische Spannung σ oder τ in Pascal (Pa) = N·m⁻². Der Wirkungsgrad η, die Dehnung, die Scherung, die Poissonzahl, die Reynolds-Zahl und die Reibungszahl sind dimensionslos. Dynamische Viskosität η hat die Einheit Pa·s, kinematische Viskosität ν die Einheit m²·s⁻¹. Volumenstrom Q wird in m³·s⁻¹ und Massenstrom qₘ in kg·s⁻¹ angegeben.
Temperatur und Wärme
Die thermodynamische oder absolute Temperatur T wird in Kelvin (K) angegeben. Für Temperaturdifferenzen werden Kelvin oder Grad Celsius (°C) verwendet; die Celsius-Temperatur ϑ oder t wird in °C angegeben.
Wärme beziehungsweise Wärmemenge Q, innere Energie U, thermische Energie Eₜₕ, chemisches Potential μ und Enthalpie H haben die Einheit Joule (J). Der Wärmestrom Φₜₕ, Φ oder Q̇ ist eine Leistung und wird in Watt gemessen. Die Wärmestromdichte q oder q̇ hat die Einheit W·m⁻².
Entropie S und Wärmekapazität C haben die Einheit J·K⁻¹. Die spezifische Wärmekapazität c wird in J·K⁻¹·kg⁻¹ angegeben. Längen- und Volumenausdehnungskoeffizienten haben die Einheit K⁻¹. Wärmeleitfähigkeit λ hat die Einheit W·K⁻¹·m⁻¹; Wärmeübergangs- und Wärmedurchgangskoeffizient werden in W·K⁻¹·m⁻² angegeben. Der Wärmedurchlasswiderstand R hat die Einheit m²·K·W⁻¹, die Temperaturleitfähigkeit a m²·s⁻¹.
Elektrische und magnetische Größen
Elektrische Stromstärke I wird in Ampere (A), elektrische Ladung Q in Coulomb (C) = A·s und Spannung U beziehungsweise Potentialdifferenz in Volt (V) = J·C⁻¹ gemessen. Das elektrische Potential φ hat ebenfalls die Einheit Volt. Ohmscher Widerstand R, Blindwiderstand X und Impedanz Z werden in Ohm (Ω) = V·A⁻¹ angegeben; der elektrische Leitwert G, Blindleitwert B und die Admittanz Y in Siemens (S) = Ω⁻¹ = A·V⁻¹.
Elektrische Feldstärke E hat die Einheit V·m⁻¹ oder N·C⁻¹. Elektrische Flussdichte D und elektrische Polarisation P werden in C·m⁻² angegeben. Die elektrische Kapazität C wird in Farad (F), Induktivität L in Henry (H), Permittivität ε in F·m⁻¹ und Permeabilität μ in H·m⁻¹ gemessen.
Für Magnetismus nennt die Liste die magnetische Flussdichte B in Tesla (T), magnetische Feldstärke H und Magnetisierung M in A·m⁻¹ sowie magnetischen Fluss Φ in Weber (Wb) = Vs. Das magnetische Moment μ hat die Einheit A·m². Elektrische und magnetische Suszeptibilität sind dimensionslos.
Bei Wechselstrom werden Scheinleistung S in Voltampere (VA), Wirkleistung P in Watt (W) und Blindleistung Q in Var (var) unterschieden. Linien-, Flächen- und Raumladungsdichte haben die Einheiten C·m⁻¹, C·m⁻² und C·m⁻³.
Atom-, Kern- und Reaktorgrößen
Im atomaren und molekularen Bereich wird die Stoffmenge n in Mol angegeben. Das molare Volumen Vₘ hat die Einheit m³·mol⁻¹, die molare Masse M kg·mol⁻¹. Relative Atommasse Aᵣ, relative Molekülmasse Mᵣ und die Ladungszahl eines Ions beziehungsweise Wertigkeit zᴮ sind dimensionslos.
In der Kernphysik ist die Aktivität A in Becquerel (Bq) angegeben; spezifische und molare Aktivität haben die Einheiten Bq·kg⁻¹ beziehungsweise Bq·mol⁻¹. Halbwertszeit T₁⁄₂ und Lebensdauer τ werden in Sekunden, die Zerfallskonstante λ in s⁻¹ gemessen. Energiedosis D wird in Gray (Gy) = J·kg⁻¹ und Äquivalentdosis H in Sievert (Sv) = J·kg⁻¹ angegeben. Ionendosis J hat die Einheit C·kg⁻¹. Der Wirkungsquerschnitt σ ist eine Fläche in m²; als weitere Einheit steht Barn (b).
Die Reaktorphysik verwendet unter anderem Kernreaktionsratendichte r in m⁻³·s⁻¹, Neutronenfluss Φ in m⁻²·s⁻¹, Neutronenstromdichte J in m⁻²·s⁻¹ sowie Neutronen- und Atomanzahldichte in m⁻³. Der makroskopische Wirkungsquerschnitt Σ wird in m⁻¹ und die Neutronenfluenz Φₜ in m⁻² angegeben. Effektiver Neutronenmultiplikationsfaktor kₑff beziehungsweise k und Reaktivität ρ sind dimensionslos.
Strahlung, Licht und Optik
Die Radiometrie beschreibt Strahlungsgrößen: Strahlungsfluss Φ ist eine Leistung in Watt (W), Strahlstärke I wird in W·sr⁻¹ angegeben und Strahlungsenergie Q oder E in Joule (J). Strahldichte L hat die Einheit W·m⁻²·sr⁻¹. Bestrahlungsstärke E oder I, spezifische Ausstrahlung M und Radiosität J werden in W·m⁻² gemessen; Bestrahlung H in J·m⁻².
Die Photometrie verwendet für Lichtstärke Iᵥ die SI-Einheit Candela (cd). Lichtstrom Φᵥ, F oder P wird in Lumen gemessen, wobei lm = cd·sr. Lichtausbeute η oder ρ hat die Einheit lm·W⁻¹; Lichtmenge Qᵥ wird in Lumensekunden (lm·s) angegeben. Leuchtdichte Lᵥ wird in cd·m⁻², Beleuchtungsstärke Eᵥ in Lux (lx) = lm·m⁻², spezifische Lichtausstrahlung Mᵥ in lm·m⁻² und Belichtung Hᵥ in Luxsekunden (lx·s) gemessen.
Optische Längengrößen umfassen die Brennweite f in Meter. Der Brechwert oder die Brechkraft D ist die reziproke Länge mit der Einheit m⁻¹; die gebräuchliche Einheit ist Dioptrie (dpt).
