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Ursprung & Geschichten der Einheiten

Hinter jeder Einheit, die wir täglich nutzen, steckt ein Name mit einer Geschichte. Der Meter entstand aus der Größe der Erde, die Pferdestärke aus dem Vergleich mit Pferden. Folgen Sie dem Ursprung, der Geschichte und der heutigen Definition der Einheiten um uns herum.

Meter (m)

Herkunft

Vom griechischen métron (μέτρον), „Maß". Der Akt des Messens selbst wurde zum Namen der Einheit.

Die Geschichte

1791 definierte die französische Akademie der Wissenschaften einen Meter als den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Äquator zum Nordpol, also ein Viertel des Meridians. Später wurde ein Internationaler Meterprototyp aus Platin-Iridium gefertigt, der ab 1889 als weltweiter Längenmaßstab diente.

Heutige Definition

Seit 1983 ist der Meter als die Strecke definiert, die Licht im Vakuum in 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt, womit die Lichtgeschwindigkeit c auf genau 299 792 458 m/s festgelegt wurde.

Meter (m) →

Quellen: Wikipedia (en): Metre

Kilogramm (kg)

Herkunft

Die aus dem Griechischen stammende Vorsilbe kilo- („tausend") plus das französische gramme (vom spätlateinischen gramma): wörtlich „tausend Gramm".

Die Geschichte

Über ein Jahrhundert lang war das Kilogramm durch das Internationale Kilogrammprototyp (Spitzname „Le Grand K") definiert, einen Zylinder aus 90 % Platin und 10 % Iridium, der in einem Tresor des BIPM bei Paris verwahrt wurde. Es war der einzige physische Massennormal, doch über die Jahrzehnte wichen Prototyp und Kopien um einige Dutzend Mikrogramm voneinander ab.

Heutige Definition

Am 20. Mai 2019 wurde das Kilogramm neu definiert, indem das Plancksche Wirkungsquantum h auf genau 6,62607015×10⁻³⁴ J·s festgelegt wurde; der 130 Jahre alte physische Prototyp wurde schließlich außer Dienst gestellt.

Kilogramm (kg) →

Quellen: Wikipedia (en): Kilogram ·Wikipedia (en): International Prototype of the Kilogram

Sekunde (s)

Herkunft

Vom lateinischen secunda (pars) minuta, „die zweite kleine Teilung". Teilt man eine Stunde durch 60, erhält man die „Minute" (erste kleine Teilung); teilt man diese erneut durch 60, ergibt sich die „Sekunde".

Die Geschichte

Die Sekunde war lange als 1/86 400 eines mittleren Sonnentags (24 h × 60 × 60) definiert. Doch die Erdrotation schwankt geringfügig, sodass ein stabilerer Bezug nötig war.

Heutige Definition

1967 wurde die Sekunde als die Dauer von 9 192 631 770 Perioden der Strahlung definiert, die dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entspricht, womit die Zeit an die Atomuhr gebunden wurde.

Sekunde (s) →

Quellen: Wikipedia (en): Second

Grad Celsius (°C)

Herkunft

Benannt nach dem schwedischen Astronomen Anders Celsius (1701–1744). Der Name „Grad Celsius" und das Zeichen °C wurden 1948 von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht angenommen.

Die Geschichte

Celsius schlug seine Skala 1742 vor, doch die ursprüngliche verlief umgekehrt zur heutigen: 0 war der Siedepunkt des Wassers und 100 der Gefrierpunkt (je höher die Zahl, desto kälter). Nach seinem Tod wurde die Skala umgedreht (zugeschrieben u. a. Carl von Linné), sodass 0 = Gefrieren und 100 = Sieden.

Heutige Definition

Heute ist es die Alltagsskala, auf der Wasser bei 0 °C gefriert und bei 100 °C siedet (bei Normaldruck). Ein Grad Celsius ist genau so groß definiert wie ein Kelvin.

Grad Celsius (°C) →

Quellen: Wikipedia (en): Celsius ·Wikipedia (en): Anders Celsius

Grad Fahrenheit (°F)

Herkunft

Benannt nach dem in Deutschland geborenen Physiker und Instrumentenbauer Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736).

Die Geschichte

Fahrenheit legte seine Skala um 1724 fest. Er setzte 0 °F nahe der tiefsten Temperatur, die eine Kältemischung aus Wasser, Eis und Ammoniumchlorid (Salz) erzeugt, und nutzte etwa die menschliche Körpertemperatur als einen der Bezugspunkte (die Details sind umstritten).

Heutige Definition

In der modernen Definition gefriert Wasser bei 32 °F und siedet bei 212 °F – eine Spanne von genau 180 Grad. In den USA und einigen anderen Orten ist sie weiterhin im Alltag gebräuchlich.

Grad Fahrenheit (°F) →

Quellen: Wikipedia (en): Fahrenheit ·Wikipedia (en): Daniel Gabriel Fahrenheit

Kelvin (K)

Herkunft

Benannt nach dem in Irland geborenen Physiker William Thomson, 1. Baron Kelvin (1824–1907), der seinen Titel nach dem Fluss Kelvin wählte, der an der Universität Glasgow vorbeifließt.

Die Geschichte

Als SI-Einheit der thermodynamischen Temperatur ist das Kelvin eine absolute Skala, die beim absoluten Nullpunkt beginnt (der theoretisch tiefsten Temperatur, bei der die Molekülbewegung erlischt, etwa −273,15 °C). Ein Kelvin ist so groß wie ein Grad Celsius; addiert man 273,15 zu einem Celsius-Wert, erhält man Kelvin.

Heutige Definition

Seit der Neudefinition von 2019 wird das Kelvin definiert, indem die Boltzmann-Konstante k auf genau 1,380649×10⁻²³ J/K festgelegt wird.

Kelvin (K) →

Quellen: Wikipedia (en): Kelvin ·Wikipedia (en): William Thomson, 1st Baron Kelvin

Pferdestärke (PS)

Herkunft

Wörtlich „die Kraft eines Pferdes" – eine Leistungseinheit, die der schottische Ingenieur James Watt (1736–1819) ersann.

Die Geschichte

Watt definierte die Pferdestärke, um seine Dampfmaschinen zu verkaufen, indem er sie mit den Zugpferden verglich, der damals wichtigsten Kraftquelle, und sich auf die Rate stützte, mit der ein Pferd eine Last heben konnte. Die SI-Leistungseinheit Watt ist wiederum nach Watt selbst benannt.

Heutige Definition

Eine mechanische Pferdestärke (horsepower) entspricht etwa 33 000 Fuß-Pfund-Kraft pro Minute (ft·lbf/min), also rund 745,7 Watt.

Pferdestärke (PS) →

Quellen: Wikipedia (en): Horsepower

Meile (mi)

Herkunft

Vom lateinischen mille passus (milia passuum), „tausend Schritt". Mille bedeutet „tausend".

Die Geschichte

Eine römische Meile waren 1000 „Doppelschritte" – ein Schritt verstanden als ganzer Doppelschritt, je ein Tritt mit jedem Fuß – insgesamt etwa 1480 m. Die Längen variierten je nach Region, bis ein englisches Gesetz von 1593 die Meile auf 8 Furlong bzw. 5280 Fuß festlegte.

Heutige Definition

Die moderne internationale Meile ist als genau 1609,344 m (1,609344 km) definiert.

Meile (mi) →

Quellen: Wikipedia (en): Mile

Zoll (in)

Herkunft

Vom lateinischen uncia, „ein Zwölftel", derselbe Wortstamm wie bei der Unze. Ein Zoll ist ein Zwölftel eines Fußes.

Die Geschichte

Traditionell soll er von der Breite eines Daumens herrühren. Im mittelalterlichen England wurde der Zoll auch als die Länge von drei aneinandergereihten Gerstenkörnern (barleycorn) definiert (1 Zoll = 3 Gerstenkörner).

Heutige Definition

Der moderne internationale Zoll ist als genau 25,4 mm (2,54 cm) definiert.

Zoll (in) →

Quellen: Wikipedia (en): Inch

Knoten (kn)

Herkunft

Wörtlich von „Knoten". Ein Knoten ist eine Seemeile pro Stunde (etwa 1,852 km/h) und wird für die Geschwindigkeit von Schiffen und Flugzeugen verwendet.

Die Geschichte

In der Zeit der Segelschiffe warfen Seeleute ein Holzstück an einer Leine (dem Log oder log line) ins Meer, die in regelmäßigen Abständen Knoten trug. Indem man zählte, wie viele Knoten in einer mit der Sanduhr gemessenen festen Zeit abliefen, ermittelte man die Schiffsgeschwindigkeit – daher der Name.

Heutige Definition

Die zugrunde liegende Seemeile entspricht einer Bogenminute der geografischen Breite entlang eines Meridians und ist heute als genau 1852 m definiert, sodass ein Knoten 1852 m/h beträgt.

Knoten (kn) →

Quellen: Wikipedia (en): Knot (unit) ·Wikipedia (en): Nautical mile

Kalorie (cal)

Herkunft

Vom lateinischen calor, „Wärme". Sie ist eine Einheit der Wärme bzw. Energie.

Die Geschichte

Eine Kalorie ist grob als die Wärme definiert, die nötig ist, um ein Gramm Wasser um 1 °C (1 K) zu erwärmen, wobei der Wert von der Bezugstemperatur des Wassers abhängt (daher Varianten wie die 15-°C-Kalorie). Beachten Sie, dass die „Kalorie" (Cal) der Ernährung in Wirklichkeit eine Kilokalorie (kcal, 1000 cal) ist.

Heutige Definition

Eine Kalorie entspricht etwa 4,184 Joule. Die SI-Einheit der Energie ist das Joule, das in der Wissenschaft üblicherweise verwendet wird.

Kalorie (cal) →

Quellen: Wikipedia (en): Calorie

Häufige Fragen

Warum wurden Einheiten über Naturkonstanten neu definiert?

Physische Gegenstände wie ein Prototyp können verloren gehen, beschädigt werden oder sich mit der Zeit verändern. Naturkonstanten wie die Lichtgeschwindigkeit und das Plancksche Wirkungsquantum sind überall im Universum gleich; gründet man Einheiten auf sie, kann jede Person dieselbe Einheit jederzeit und überall mit weit höherer Präzision reproduzieren. 2019 stellten Kilogramm, Kelvin und weitere auf dieses Prinzip um.

Wie wurde der Meter ursprünglich definiert?

1791 definierte die französische Akademie der Wissenschaften einen Meter als den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Äquator zum Nordpol (ein Viertel des Meridians). Nach einer Ära physischer Prototypen wird er seit 1983 als die Strecke definiert, die Licht im Vakuum in 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt.

Ist die „Kalorie" der Ernährung dasselbe wie die „Kalorie" der Physik?

Es sind tatsächlich unterschiedliche Einheiten. Die „Kalorie" (Cal) auf Lebensmitteletiketten ist das 1000-Fache der physikalischen Kalorie (cal), also eine Kilokalorie (kcal). Eine physikalische Kalorie ist die Wärme, die nötig ist, um ein Gramm Wasser um etwa 1 °C zu erwärmen, rund 4,184 Joule.

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