Spezifische Größe

Begriff und Zweck

Spezifische Größen sind physikalische Größen, die meist auf die Masse eines Stoffes oder Körpers bezogen werden. Allgemeiner können Größen auch auf Raumdimensionen eines Systems bezogen sein, also auf Volumen, Flächeninhalt oder Länge. Nach DIN ist „spezifisch“ jedoch nur für den Massenbezug vorgesehen; der Oberbegriff lautet bezogene Größe.

Eine spezifische oder bezogene Größe entsteht, indem man eine Zustandsgröße oder Prozessgröße durch den passenden Bezug teilt. Dadurch wird ihr Größenwert von bestimmten Skalierungen des Systems unabhängig und kann leichter in Rechnungen verwendet werden. In der Thermodynamik macht dies besonders den Unterschied sichtbar: Extensive Zustands- oder Prozessgrößen hängen von der Größe des Systems ab, intensive beziehungsweise bezogene Größen nicht in derselben Weise. Formelzeichen intensiver Größen sind meist Kleinbuchstaben oder besonders indiziert.

Benennung bezogener Größen

DIN 5485 „Benennungsgrundsätze für physikalische Größen; Wortzusammensetzungen mit Eigenschafts- und Grundwörtern“, letzte Ausgabe August 1986, empfiehlt feste Bezeichnungen:

• massebezogen: „spezifisch“;
• volumenbezogen: „-dichte“, „-volumendichte“ oder „-raumdichte“;
• flächenbezogen: „-flächendichte“ oder „-bedeckung“;
• längenbezogen: „-längendichte“, „-belag“ oder „-behang“;
• Quotienten aus Masse, Volumen, Stoffmenge oder Teilchenzahl eines Stoffes und dem Volumen der Mischphase: „-konzentration“.

Die Empfehlungen stimmen weitgehend mit EN ISO 80000-1:2013 „Größen und Einheiten – Allgemeines“, Kapitel A.6, überein. Im wissenschaftlichen und technischen Alltag werden sie aber oft nicht eingehalten. Deshalb lässt sich der Bezug nicht immer am Namen erkennen; manche Größen werden je nach Zusammenhang massen- oder volumenbezogen angegeben. Massen- und Volumenprozent sind nicht normgerecht.

Auf die Stoffmenge bezogene Größen sollen „molar“ heißen. „Spektral“ bezeichnet Größen, die auf ein Einheits-Frequenzintervall oder Einheits-Wellenlängenintervall bezogen sind. Wird eine Größe auf eine Größe derselben Größenart bezogen, hat sie die Dimension Eins, zum Beispiel mm/m. Sind auch die Maßeinheiten in Zähler und Nenner gleich, heißt sie Verhältnisgröße.

Massenbezogene Größen

Typische massenbezogene Größen sind:

• spezifisches Volumen: v = V/m, [v] = m³/kg; Zustandsgröße;
• spezifische Arbeit: w = W/m, [w] = J/kg; Prozessgröße;
• spezifische Enthalpie: h = H/m, [h] = J/kg; Zustandsgröße;
• spezifische Entropie: s = S/m, [s] = J/(kg·K); Zustandsgröße;
• spezifische Gaskonstante: Rᵢ = Cₚ/m − Cᵥ/m, [R] = J/(kg·K); Stoffkonstante.

Weitere meist massebezogene Größen sind die spezifische Wärmekapazität c, die spezifische Energie e beziehungsweise gravimetrische Energiedichte w, der spezifische Impuls Iₛₚ, die spezifische Ladung, die spezifische Leistung und die spezifische Luftfeuchtigkeit s. Beispiele für spezifische Enthalpien h sind Schmelzenthalpie ΔHₛ, Verdampfungsenthalpie ΔHᵥ und Kristallisationsenthalpie ΔHₖ. Für flüssige und feste Brennstoffe werden Brennwert hₛ und Heizwert hᵢ genannt.

Dimensionale und dichtebezogene Größen

Zu dimensionalen spezifischen Größen gehören Wichte beziehungsweise spezifisches Gewicht γ, volumetrische Energiedichte w, spezifische Oberfläche sₘ beziehungsweise sᵥ, spezifischer elektrischer Widerstand ρ, spezifische Ausstrahlung M und spezifische Lichtausstrahlung Mᵥ, spezifischer Drehwinkel sowie spezifischer Wärmewiderstand R_λ. Bei gasförmigen Brennstoffen sind Brennwert Hₛ und Heizwert Hᵢ Beispiele für volumetrische Energiedichte.

Weitere Beispiele sind Ladungsdichte, Raumladungsdichte ρ, (Ober)flächenladungsdichte σ und Linienladungsdichte λ. Auch Bevölkerungsdichte als Anzahl je Fläche, Verkehrsdichte als Anzahl je Länge und die Fadendichte eines Gewebes als Anzahl je Fläche sind bezogene Größen.

In den Materialwissenschaften gibt es dichtebezogene Größen, die Skalierungen erlauben: relative Dichte beziehungsweise spezifische Dichte d, spezifische Steifigkeit Rₛₚ, spezifische Festigkeit Φ und spezifische Adhäsion.