Physikalische Größe

quantitativ bestimmbare Eigenschaft eines physikalischen Objektes, Vorgangs oder Zustands
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Eine physikalische Größe ist eine messbare Eigenschaft eines physikalischen Objektes und dient dazu jene Eigenschaft qualitativ wie quantitativ zu beschreiben. Sie werden über physikalische Gesetze mathematisch miteinander verknüpft und sind über Messverfahren definiert. Der Wert einer physikalische Größe ("Größenwert") G setzt sich aus einem Zahlenwert {G}, auch Maßzahl genannt, und einer Einheit [G] zusammen.

Ein Beispiel:

Spannung
{U} = 20 (lies: die Maßzahl der Spannung ist 20)
[U] = V (lies: die Einheit der Spannung ist Volt)
Hinweise: Die Nutzung von eckigen Klammern bei Einheitenzeichen wie etwa [V] ist unter anderem nach DIN 1338 nicht korrekt. Zwischen dem Zahlenwert und dem Einheitenzeichen ist immer ein Leerzeichen zu lassen, ausser bei den Winkeleinheiten Grad, Mimute und Sekunde; im Schriftsatz empfiehlt sich hierfür ein geschütztes Leerzeichen.

Die Einheit bzw. auch Maßeinheit kann mit dem jeweiligen Einheitenzeichen abgekürzt werden, welches im heute üblichen SI-Einheitensystem für viele Einheiten international festgelegt ist. Die Dimension einer physikalischen Größe beschreibt dabei deren Bezug zu den Grundgrößen (siehe unten), in dem sie sie als Potenzprodukt aus den Dimensionen der Basisgrößen zusammen setzt. Sie dient daher der Charakterisierung einer physikalischen Größe, ist jedoch nicht mit einer Einheit gleichzusetzen.

Für viele physikalische Größen sind in DIN 1304 aber auch international Formelzeichen festgelegt.

Auf Größen ohne Einheiten oder Dimensionen wird im Artikel dimensionslose Größen eingegangen.

Bei fehlerbehafteten Größen wird zusätzlich die Größe des Maximalfehlers angegeben.

Einteilung physikalischer Größen

Grundlage für das System der physikalischen Größen sind die Grundgrößen oder auch Basisgrößen. In deren Definitionen wird auf keine andere Größe zurückgegriffen, es handelt sich also um elementare Größen. Alle anderen Größen werden aus diesen sieben Grundgrößen abgeleitet, stellen also folglich abgeleitete Größen dar.

Die Wahl, welche der Größen als Grundgrößen, und welche als abgeleitete Größen festgelegt werden, ist in der Regel willkürlich. Es wurden im Laufe der Zeit mehrere Einheitensysteme entwickelt, international anerkannt und verwendet wird heute das Internationale Einheitensystem mit sieben Basiseinheiten, das jedoch nicht in allen Bereichen der Physik ideal ist. Üblich und zweckmäßig ist die folgende Einteilung der Grundgrößen und der daraus abgeleiteten Größen:

Tabellen

Die physikalischen Formelzeichen sind nicht international genormt. In diesen Tabellen sind die im deutschen Sprachraum üblichen Formelzeichen aufgeführt.

Bei einigen physikalischen Größen sind mehrere Formelzeichen üblich, da diese Größe in verschiedenen Anwendungsbereichen benutzt wird. Eine Auswahl ist jeweils in der letzten Tabellenspalte angeführt worden.

Physikalische Konstanten besitzen ebenfalls eigene Formelzeichen. Diese sind in der untenstehenden Tabelle nicht aufgeführt.

SI-Basisgrößen

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Länge {Weg} l, s, a Meter (m) Seemeile (sm, n.m.)
Ångström (Å)
Lichtjahr (Lj, ly)
Parsec (Pc)
Astronomische Einheit (AE)
Fuß
Furlong
Zoll
engl. Landmeile
Fathom
Yard
1 sm = 1852 m
1 Pc = 3,262 Lj = 206.265 AE =
3,0856 · 1016 m
1 Å = 10-10 m
(1 Zoll = 1" = 1/12 Fuß. = 1/36 Yard. = 0,0254 m)
(1 Fathom = 6 Fuß = 1,829 m)
(1 engl. Landmeile = 8 Furlong = 1609,34 m)
Masse m Kilogramm (kg) Tonne
Gramm (g)
Pound
Unze (oz/uz)
metrisches Karat (ct)
1 t = 1000 kg
1 g = 0,001 kg
1 oz = ca. 30 g
1 ct = 0,2 g
Zeit t Sekunde (s) Minute (min)
Stunde (h)
Sonnentag (d)
Jahr (a)
1 Jahr (a) = 365 d
1 (Sonnen)Tag (d) = 24 Stunden (h); 1 Stunde = 60 min,
1 min = 60 s
elektrische Stromstärke I Ampere (A) Biot (Bi) 1 Bi = 10 A
Temperatur T Kelvin   Grad Celsius  
Grad Fahrenheit  
Grad Réaumur  
Grad Rankine  
Grad  
 
 
 
 
 
Stoffmenge n Mol (mol) Val
Lichtstärke IV Candela (cd) Hefnerkerze (HK)
Internationale Kerze (IK)
1 HK = 0,903 cd
1 IK = 1,019 cd

Tabelle einiger abgeleiteter Größen

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Beschleunigung a Meter pro Sekunde² (m/s²) Gal (gal) 1 gal = 1 cm/s² = 0,01 m/s²
Fläche A Quadratmeter (m²) Ar (a)
Hektar (ha)
(Morgen (Flächenmaß))
1 ha = 100 a = 10 000
Radioaktivität Becquerel (Bq) Curie (Ci)
stat (St)
Eman (eman)
Mache-Einheit (ME)
1 Ci = 3,7 · 1010 Bq
Magnetische Flussdichte B Tesla (T) Gauß (G)
Gamma (γ)
1 T = 1 Vs/ = 1 Wb/
1 G = 10-4 T
1 γ = 10-9 T = 1 Nanotesla (nT)
Kapazität C Farad (F) 1 F = 1 C/V
Energiedosis D Gray (Gy) Rad (rad) 1 Gy = 1 J / kg
1 rad = 0,01 Gy
Brechkraft Dioptrie 1 dpt = 1 m-1
Elektrische Feldstärke E Volt pro Meter (V/m) oder Newton pro Coulomb (N/C) 1 V/m = 1 N/C
Beleuchtungsstärke Lux (lx) Nox (nx)
Phot (ph)
1 lx = 1 lm / m²
1 nx = 10-3 lx
1 ph = 104 lx
Frequenz f, ν Hertz (Hz) 1 Hz = 1 s-1
Kraft F Newton (N) dyn
Pond (p)
(105 dyn = 1 N = 1 kg · m/s²)
(1 p = 980,665 dyn = 9,80665 · 10-3 N)
Elektrischer Leitwert G Siemens (S) 1 S = 1 Ω-1
Magnetische Feldstärke H Ampere pro Meter (A/m) Oersted (Oe) 1 Oe = 79,57747 A/m
Äquivalentdosis Sievert (Sv) Rem (rem) 1 Sv = 1 J/kg
1 rem = 0,01 Sv
Induktivität L Henry (H) 1 H = 1 Vs/A
Drehimpuls Joulesekunde (Js) 1 Js = 1 kgm²/s
Moment M Newtonmeter (Nm) Dynmeter (dynm)
Pondmeter (pm)
1 Nm = 1 kgm²/s²;
Druck p Pascal (Pa)
Bar (bar) (SI-konform)
Physikalische Atmosphäre (atm)
Technische Atmosphäre (at)
Torr = Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg)
Meter Wassersäule (mWS)
1 bar = 105 N / m2
1 Pa = 1 N/m²
1 atm = 101 325 Pa
1 at = 98066,5 Pa
1 Torr = 1 mm Hg = 133,3224 Pa
1 mWS = 9806,65 Pa
Impuls Kilogramm mal Meter pro Sekunde (kgm/s)
Leistung P Watt (W) Meterkilopond pro Sekunde (mkp/s)
Pferdestärke (PS)
1 PS = 75 mkp/s = 736 W
1 W = 1 VA
Elektrische Ladung Q Coulomb (C) Franklin (Fr.) 1 C = 1 As
1 Fr. = 3,335641 · 10-10 C
Lichtmenge Lumen · Sekunde (lm · s)
Elektrischer Widerstand R Ohm (Ω) 1 Ω = 1 V/A
Elektrische Spannung U Volt (V)
Geschwindigkeit v Meter pro Sekunde (m/s) Kilometer pro Stunde (km/h)

(Meilen pro Stunde)

1 m/s = 3,6 km/h
Volumen V Kubikmeter (m³) Liter (l oder L) (SI-konform)
(Bruttoregistertonne)
(Klafter)

(Ster)

1000 l = 1 m³
Energie, Arbeit, Wärme W Joule (J)
Newtonmeter (Nm)
Kilowattstunde (kWh)
Elektronvolt (eV) (SI-konform))
(erg)
(Kalorie (cal))
1 J = 1 Nm = 1 Ws
1 kWh = 3 600 000 J
(1 J = 107 erg)
(1 cal = 4,1868 J)
Magnetischer Fluss Φ Weber (Wb) Maxwell (M) 1 Wb = 1 Vs
1 M = 10-8 Wb
Lichtstrom Lumen (lm)
Permeabilität μ Henry pro Meter (H/m)
Kreisfrequenz ω 1 durch Sekunde (1/s)
Hertz (Hz)

Winkel, Länge, Fläche und Volumen

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Ebener Winkel, Drehwinkel, Bogenmaß   Radiant oder Grad  1), 2)
Raumwinkel   Steradiant  2), 3)
Länge   Meter  
Breite  
Höhe, Tiefe  
Dicke, Schichtdicke  
Halbmesser, Radius, Abstand  
Durchmesser  
Weglänge, Kurvenlänge  
Flächeninhalt, Oberfläche   Quadratmeter  
Querschnitt, Querschnittsfläche  
Volumen, Rauminhalt   Kubikmeter  

1) Grad (°), 1° = (π/180) rad, ist keine SI-Einheit, die Verwendung, auch in Kombination mit SI-Einheiten, ist jedoch nach BIPM zulässig. Anders als bei SI-Einheiten wird bei Gradangaben ebener Winkel vor dem Gradzeichen kein Leerzeichen geschrieben.

2) Bei Verhältnisgrößen bestünde prinzipiell die Möglichkeit, die Einheiten zu kürzen und den Quotienten durch 1 zu ersetzen. Diese Kürzung unterbleibt jedoch, um zu vermeiden, dass verschiedenartige Größen gleichbenannte Einheiten erhalten. Der durch die Kürzung bewirkte Informationsverlust führt zu Mehrdeutigkeiten. Deshalb wird z. B. der Alkoholgehalt bei Getränken nicht einfach in % (Prozent), sondern in Vol% (Volumen-Prozent) angegeben – sonst wäre eine Abgrenzung zu z. B. Gew% (Gewichts-Prozent) nicht möglich.

3) In der Lichttechnik wird der Raumwinkel allgemein nicht als abgeleitete SI-Einheit betrachtet, sondern als Basis-SI-Einheit.

Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Geschwindigkeit   Meter pro Sekunde  
Strömungsgeschwindigkeit  
Beschleunigung   Meter je Sekundenquadrat  
örtliche Fallbeschleunigung  
Zeit, Zeitspanne, Dauer   Sekunde  
Periodendauer  
Zeitkonstante  
Frequenz, Periodenfrequenz   Hertz  
Kreisfrequenz, Winkelfrequenz  
Umdrehungsfrequenz, Drehzahl  
Winkelgeschwindigkeit   Bogenmaß je Sekunde
oder Grad je zwei Pi Sekunde
 1)
Winkelbeschleunigung   Bogenmaß je Sekundenquadrat
oder Grad je zwei Pi Sekundequadrat
 1)
Wellenlänge   Meter  
Dämpfungskoeffizient   Meter hoch minus Eins  
Phasenkoeffizient  
Ausbreitungskoeffizient  

1) Grad ist keine SI-Einheit, darf jedoch mit dem SI-System verwendet werden.

Mechanik

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Leistung   Watt  
Kraftstoß   Newton Sekunde  
Impuls   Newton Sekunde oder Kilogramm Meter je Sekunde  
Drall, Drehimpuls   Kilogramm Quadratmeter je Sekunde  
Trägheitsmoment   Kilogramm Quadratmeter  
Masse   Kilogramm  
Dichte   Kilogramm je Kubikmeter  
spezifisches Volumen   Kubikmeter je Kilogramm  
Kraft   Newton  
Gewichtskraft  
Kraftmoment, Drehmoment   Newtonmeter  
Torosionsmoment  
Druck   Pascal  1)
absoluter Druck  
umgebender Athmosphärendruck  
atmosphärische Druckdifferenz, Überdruck  
Normalspannung (Zug- oder Druckspannung)   Newton je Quadratmeter  
Schubspannung  
Elastizitätsmodul  
Schubmodul  
Kompressionsmodul  
Dehnung, relative Längenänderung   Eins  
Schiebung, Scherung  
Wirkungsgrad  
Reibungszahl  
Arbeit   Joule  
Energie  
innere Energie  

1) Neben Pascal ist auch die Angabe des Drucks laut BIPM in Bar zulässig.

Thermodynamik und Wärmeübertragung

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
thermodynamische Temperatur   Kelvin  
Temperaturdifferenz   Kelvin  1)
Celsius-Temperatur   Grad Celsius  
Längenausdehnungskoeffizient   Kelvin hoch minus Eins  1)
Volumenausdehnungskoeffizient  
Wärme, Wärmemenge   Joule  
Wärmestrom   Watt  
Wärmeleitfähigkeit   Watt Meter hoch minus Eins Kelvin hoch minus Eins  1)
Wärmeübergangskoeffizient   Watt Meter hoch minus Zwei Kelvin hoch minus Eins  1)
Wärmedurchgangskoeffizient  
Temperaturleitfähigkeit   Quadratmeter je Sekunde  
Wärmekapazität   Joule je Kelvin  1)
spezifische Wärmekapazität   Joule Kilogramm hoch minus Eins Kelvin hoch minus Eins  1)

1) Temperaturdifferenzen sollten in Kelvin und nicht mit der veralteten Einheit Grad angegeben werden. Das Grad Celsius ist für Temperaturdifferenzen nicht zu empfehlen.

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Elektrische Ladung   Coulomb  
Elektrische Spannung, elektrisches Potenzial   Volt  
Elektrische Feldstärke   Volt je Meter oder Newton je Coulomb  
Elektrische Flussdichte, Verschiebungsdichte, elektrische Erregung   Coulomb je Quadratmeter  
Elektrische Kapazität   Farad  
Elektrischer Widerstand   Ohm  
Blindwiderstand  
Scheinwiderstand, Impedanz  
Spezifischer el. Widerstand   Ohm Meter  
Elektrischer Leitwert   Siemens  
Magnetischer Fluss   Weber  
Magnetische Flussdichte   Tesla  
Magnetische Feldstärke, magnetische Erregung   Ampere je Meter  
Induktivität   Henry  
Permittivität   Farad je Meter  
Permeabilität   Henry je Meter  
Blindleistung   var (Volt Ampere reaktiv)  1)
Scheinleistung   Volt Ampere  1)

1) Verhältnisgröße; siehe oben

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Molares Volumen   Kubikmeter je Mol  
Molare Masse   Kilogramm je Mol  
relative Atommasse   Eins  
relative Molekülmasse  
Ladungszahl eines Ions, Wertigkeit eines Stoffes B  
katalytische Aktivität   Katal  
Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Lichtstärke   Candela  
Lichtstrom   Lumen  
Lichtausbeute   Lumen je Watt  
Lichtmenge   Lumen Sekunde  
Leuchtdichte   Lumen je Quadratmeter  
Beleuchtungsstärke   Lux  
Belichtung   Lux Sekunde  
(Radio-) Aktivität   Becquerel  
Dosis   Gray  
Entropie   Joule je Kelvin  1)

1) Temperaturdifferenzen sollten in Kelvin und nicht mit der veralteten Einheit Grad angegeben werden. Das Grad Celsius ist für Temperaturdifferenzen nicht zu empfehlen.

Siehe auch