Wichtige Einheiten, Konstanten und Umrechnungen physikalischer Größen

Inhalt

SI-Basiseinheiten
von Basiseinheiten abgeleitete physikalische Größen
wichtige physikalische Konstanten
SI-Prefix
Energieäquivalente
Energieeinheiten
Normzustand

 

SI-Basiseinheiten

Größe Name Symbol Definition
Länge Meter m Ein Meter ist die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299 792 458 Sekunden zurücklegt.
Masse Kilogramm kg Ein Kilogramm ist gleich der Masse des internationalen Kilogrammprototyps.
Zeit Sekunde s Eine Sekunde ist die Dauer von 9 192 631 770 Perioden der Strahlung, die dem Übergang der beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands eines Cäsium 133 Nuklids entspricht.
Elektrische Stromstärke Ampere A Ein Ampere ist die Stromstärke, die durch zwei unendlich lange paralelle Leiter mit beliebig kleinem Querschnitt im Abstand von einem Meter im Vakkuum fließen muss, um zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2·10-7 Newton je Meter hervorzurufen.
Temperatur Kelvin K Das Kelvin ist der 1/273,16 Teil der thermodynamischen Temperatur beim Tripelpunkt von Wasser.
Stoffmenge Mol mol 1. Ein Mol ist diejenige Substanzmenge, die die gleiche Anzahl elementarer Teilchen enthält wie Atome in 0,012 kg Kohlenstoff 12 enthalten sind.
2. Elementare Teilchen können Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen, usw. oder bestimmte Gruppen daraus sein.
Lichtstärke Candela cd Ein Candela ist die Leuchtstärke, die in einer gegebenen Richtung von einer Quelle ausgeht, die monochromatische Strahlung der Frequenz 540·1012 Hertz emittiert und dabei in dieser Richtung eine Strahlstärke von 1/683 Watt pro Steradiant besitzt.
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von Basiseinheiten abgeleitete physikalische Größen

Physikalische Größe Formel-
zeichen		 Name Symbol als Term anderer
SI-Einheiten		 als SI-Basiseinheit
Winkel j Radiant rad  - m·m-1 = 1
Raumwinkel W Steradiant sr  - m2·m-2= 1
Frequenz f Hertz Hz  - s-1
Kraft F Newton N  - m·kg·s-2
Druck, Spannung p Pascal Pa N/m2 m-1·kg·s-2
Energie, Arbeit, Wärme W, E Joule J N·m, Pa·m3 m2·kg·s-2
Leistung P Watt W J/s m2·kg·s-3
Electrische Ladung Q Coulomb C  -s·A
Elektrische Spannung E, U Volt V W/A m2·kg·s-3·A-1
Kapazität C Farad F C/V m-2·kg-1·s4·A2
Elektrischer Widerstand R Ohm W V/A m2·kg·s-3·A-2
Elektrische Leitfähigkeit s Siemens S A/V m-2·kg-1·s3·A2
Magnetischer Fluss F Weber Wb V·s m2·kg·s-2·A-1
Magnetische Induktion B Tesla T Wb/m2 kg·s-2·A-1
Induktivität L Henry H Wb/A m2·kg·s-2·A-2
Celsius-Temperature T Grad Celsius °C  - K
Lichtstrom F lumen lm cd·sr m2·m-2·cd = cd
Beleuchtungsstärke E Lux lx lm/m2 m2·m-4·cd = m-2·cd
Aktivität (von Radionukliden) A Becquerel Bq  - s-1
Energiedosis D Gray Gy J/kgm2·s-2
Äquivalentdosis H Sievert Sv J/kg m2·s-2
Katalytische Aktivität A Katal kat  - s-1·mol
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wichtige physikalische Konstanten

Name Symbol Wert Einheit relative
Unsicherheit
Lichtgeschwindigkeit in Vakuum c, c0 299 792 485 m s-1 exakt
magnetische Feldkonstante m0 4p·10-7=
12,566 370 614...·10-7		 N A-2 exakt
elektrische Feldkonstante 1/m0c2 e0 8,854 187 817...·10-12 F m-1 exakt
charakteristische Vakuumimpedanz m0c Z0 376,730 313 461... W exakt
Newtonsche Gravitationskonstante G 6,673(10)·10-11 m3 kg-1 s-2 1,5·10-3
Plancksches Wirkungsquantum h 6,626 068 76(52)·10-34 J s 7,8·10-8
Plancksche Masse mp 2,176 7(16)·10-8 kg 7,5·10-4
Plancksche Länge lp 1,616 0(12)·10-35 m 7,5·10-4
Plancksche Zeit tp 5,390 6(40)·10-44 s 7,5·10-4
Adogadro-Konstante NA, L 6,022 141 99(47)·1023 mol-1 7,9·10-8
Elementarladung e 1,602 176 462(63)·10-19 C 3,9·10-8
Ruhemasse des Elektrons me 9,109 381 88(72)·10-31 kg 7,9·10-8
Ruhemasse des Protons mp 1,672 621 57(13)·10-27 kg 7,9·10-8
Ruhemasse des Neutrons mn 1,674 927 16(13)·10-27 kg 7,9·10-8
atomare Masseneinheit
 mu = 1/12m (12C) = 1 u		 mu 1,660 538 73(13)·10-27 kg 7,9·10-8
Faraday-Konstante NAe F 96 485,341 5(39) C mol-1 4,0·10-8
allgemeine Gaskonstante R 8,314 472(15) J mol-1 K-1 1,7·10-6
Boltzmann-Konstante R / NA k 1,380 650 3(24)·10-23 J K-1 1,7·10-6
Molvolumen ideales Gas RT / p
T=273,15 K; p = 101,325 kPa		 Vm 22,413 996(39)·10-3 m3 mol-1 1,7·10-6
Stefan-Boltzmann-Konstante s 5,670 400(40)·10-8 W m-2 K-4 7,0·10-6
Sommerfeldsche Feinstrukturkonstante a 7,297 352 533(27)·10-3  - 3,7·10-9
Rydberg-Konstante a2mec / 2h R¥ 10 973 731,568 549(83) m-1 7,6·10-12
Bohrscher Atomradius a / 4pR¥ a0 0,529 177 208 3(19)·10-10 m 3,7·10-9
Hartree-Energie e2 / 4pe0a0 Eh 4,359 743 81(34)·10-18 J 7,8·10-8
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SI-Prefix

Faktor Name Symbol
1024 Yotta Y
1021 Zetta Z
1018 Exa E
1015 Peta P
1012 Tera T
109 Giga G
106 Mega M
103 Kilo k
102 Hecto h
101 Deka da
  
Faktor Name Symbol
10-1 Deci d
10-2 Centi c
10-3 Milli m
10-6 Micro µ
10-9 Nano n
10-12 Pico p
10-15 Femto f
10-18 Atto a
10-21 Zepto z
10-24 Yocto y
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Energieäquivalente

abgeleitet aus folgenden Beziehungen:
E = mc2 = hc / l = hn = kT
1 eV = (e / C) J
1 u = mu = 1 / 12 m(12C) = 10-3 kg mol-1 / NA
Eh = e2 / 4pe0a0 = 2 R¥hc = a2 mec2

physikalische
Größe		 Energieäquivalent in J
1 kg (1 kg) c2 = 8,987 551 787·1016 J
1 m-1 (1 m-1) hc = 1,986 445 44(16)·10-25 J
1 Hz (1 Hz) h = 6,626 068 76(52)·10-34 J
1 K (1 K) k = 1,380 650 3(24)·10-23 J
1 eV (1 eV) = 1,602 176 462(63)·10-19 J
1 u (1 u) c2 = 1,492 417 78(12)·10-10 J
1 Eh (1 Eh) = 4,359 743 81(34)·10-18 J
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Energieeinheiten

Die SI-Einheit für Energie und Arbeit ist Joule.

[W] = J = kg m2/s2 = N m = Pa m3 = W s

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Normzustand

Für den Normzustand für Druck und Temperatur ist verschiedene Definitionen. DIN 1343 definiert den Normzustand für Druck und Temperatur und das Normvolumen eines idalen Gases wie folgt:
Tn = 273,15K; tn = 0°C
pn = 101325 Pa = 1,01325 bar
V0 = 22,41383 m3/kmol im Normzustand

Atkins (siehe unten) unterscheidet zwischen STP (standard temperature and pressure) und SATP (standard ambient temperature and pressure).
STP: entspricht Normzustand laut DIN 1343 SATP: T = 298,15 K bzw. t = 25°C; p = 1 bar = 105 Pa

Im allgemeinen wird der Normzustand (STP) als Standard bei physikalischen Größen gewählt, z. B. Standardliter pro Minute (slpm) oder Normkubikmeter pro Stunde (Nm3/h) als Volumenstrom eines Mass-Flow-Controllers. In der Thermodynamik wird meist SATP als Standard gewählt.

Quelle:
DIN 1343 (Nov 1975)
Peter W. Atkins: Physikalische Chemie; VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, BRD (1990)

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Quellen:
The NIST References on Constants, Units & Uncertainty

letzte Änderung: 2. April 2015, Dr. Alexander Kabza