Internationales Einheitensystem (SI)
Das Internationale Einheitensystem (SI) ist die moderne Form des metrischen Systems und das weltweit am weitesten verbreitete Maßsystem. Es beruht auf sieben Basiseinheiten, aus denen alle anderen Einheiten abgeleitet werden.
Die sieben SI-Basiseinheiten
Jede physikalische Größe im SI lässt sich mit sieben Basiseinheiten ausdrücken. Seit der Neudefinition von 2019 wird jede durch das Festlegen des Zahlenwerts einer fundamentalen physikalischen Konstante definiert – nicht durch ein physisches Artefakt.
| Größe | Einheit | Symbol | Definition |
|---|---|---|---|
| Zeit | Sekunde | s | Definiert durch Festlegen der Frequenz des Hyperfeinübergangs von Cäsium-133, Δν_Cs, auf exakt 9 192 631 770 Hz. |
| Länge | Meter | m | Definiert durch Festlegen der Lichtgeschwindigkeit c auf exakt 299 792 458 m/s, zusammen mit der Sekunde. |
| Masse | Kilogramm | kg | Definiert durch Festlegen des Planck-Wirkungsquantums h auf exakt 6,626 070 15×10⁻³⁴ J·s, mit Meter und Sekunde. |
| Elektrische Stromstärke | Ampere | A | Definiert durch Festlegen der Elementarladung e auf exakt 1,602 176 634×10⁻¹⁹ C, zusammen mit der Sekunde. |
| Temperatur | Kelvin | K | Definiert durch Festlegen der Boltzmann-Konstante k auf exakt 1,380 649×10⁻²³ J/K. |
| Stoffmenge | Mol | mol | Definiert als genau 6,022 140 76×10²³ Einzelteilchen, dem festgelegten Wert der Avogadro-Konstante N_A. |
| Lichtstärke | Candela | cd | Definiert durch Festlegen der photometrischen Strahlungsäquivalenz von 540-THz-Strahlung, K_cd, auf exakt 683 lm/W. |
Die Neudefinition 2019 durch physikalische Konstanten
Am 20. Mai 2019 wurden die SI-Basiseinheiten so neu definiert, dass sie nicht mehr von einem physischen Objekt (wie dem Platin-Iridium-Kilogrammprototyp) abhängen. Stattdessen werden sieben definierende Konstanten exakt festgelegt: die Cäsiumfrequenz Δν_Cs, die Lichtgeschwindigkeit c, das Planck-Wirkungsquantum h, die Elementarladung e, die Boltzmann-Konstante k, die Avogadro-Konstante N_A und die photometrische Strahlungsäquivalenz K_cd. So sind die Einheiten stabil, universell und in jedem Labor reproduzierbar.
Abgeleitete Einheiten
Abgeleitete Einheiten entstehen durch Kombination von Basiseinheiten. Viele haben eigene Namen; das Newton (N) für die Kraft ist etwa kg·m·s⁻², und das Joule (J) für die Energie ist kg·m²·s⁻².
| Einheit | Symbol | In Basiseinheiten |
|---|---|---|
| Hertz | Hz | s⁻¹ |
| Newton | N | kg·m·s⁻² |
| Pascal | Pa | kg·m⁻¹·s⁻² |
| Joule | J | kg·m²·s⁻² |
| Watt | W | kg·m²·s⁻³ |
| Volt | V | kg·m²·s⁻³·A⁻¹ |
Häufige Fragen
Wofür steht SI?
SI steht für das französische „Système international d’unités“, das Internationale Einheitensystem – die moderne, weltweit vereinbarte Form des metrischen Systems.
Warum wurde das Kilogramm 2019 neu definiert?
Bis 2019 war das Kilogramm durch einen physischen Platin-Iridium-Zylinder definiert, dessen Masse mit der Zeit leicht driftete. Heute wird es durch Festlegen des Planck-Wirkungsquantums h definiert, sodass die Einheit vollkommen stabil und überall realisierbar ist.
Wie viele SI-Basiseinheiten gibt es?
Es gibt sieben Basiseinheiten: Sekunde, Meter, Kilogramm, Ampere, Kelvin, Mol und Candela. Alle anderen SI-Einheiten werden daraus abgeleitet.