Für ein genaues Messen in Chemie, Physik und Technik werden neben den
erforderlichen Messgeräten vor allem genormte Einheiten benötigt, die in
einem System zusammengefasst werden.
Schon vor über zwei Jahrtausenden wurde im zentralistischen China der
Han-Dynastie als Grundeinheit der Länge das Shaku, eine
Handspanne, eingeführt. Diese Einheit führte zu Problemen, denn
nicht jeder hat gleich lange oder kurze Finger.
Im zersplitterten Europa des Mittelalters tat man sich mit Einheiten noch
schwerer. Hatten doch Länder und Städte alle ihre eigenen Maßsysteme, die
zudem immer wieder geändert wurden.
 |
Ulmer Kessel
Der von Johannes Kepler entworfene Ulmer Kessel diente der damals Freien Reichsstadt Ulm als Maßeinheit. Sein Durchmesser beträgt 1 Elle, die Tiefe 2 Schuh, das Volumen ist 1 Eimer. Leer wiegt der Kessel 4,5 Zentner, mit Donauwasser gefüllt sind es 7 Zentner. |
|
Abbildung 1:
Ulmer Kessel von 1627. |
Erst die französische Revolution brachte eine Veränderung. Als so genannter
Urmeter wurde der 107-te Teil der Länge Pol-Äquator
festgelegt. Als zweite Einheit wurde das Urkilogramm als der 1/1000 Teil
eines Kubikmeter Wassers geschaffen. Schnell reihte sich eine dritte Einheit ein,
die Zeit: Eine Sekunde wurde als der 24·60·60-te Teil eines
Sternentages definiert.
Zu diesen Basiseinheiten sind noch vier weitere hinzugekommen, um die
elektromagnetischen Vorgänge, die Wärmelehre, die physikalische Chemie und die
Lichttechnik mit zu berücksichtigen. Verwendet wird das 1960 international
vereinbarte Système Internationale d'Unités (SI-System).
Ein Meter (1 m) ist der Weg, den das Licht im Vakuum innerhalb von 1/299 792 458 Sekunde durchläuft.
Ein Kilogramm (1 kg) ist die Masse des internationalen Prototyps, eines Pt-Zylinders, der sich im Bureau International des Poids et Mesures (Internationales Amt für Gewichte und Maßeinheiten) in Sevres bei Paris befindet.
Eine Sekunde (1 s) ist das 9 192 631 770-fache der Periode einer Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Niveaus des Grundzustandes von 133Cs entspricht.
Ein Ampère (1 A) ist die Stärke eines konstanten elektrischen Stroms, der durch zwei im Vakuum im Abstand von 1 m voneinander angeordnete, geradlinige unendlich lange Leiter fließt, und zwischen diesen Leitern je 1 m Länge elektrodynamisch eine Kraft von 2·10-7 kg m s-2 (=2·10-7N) hervorrufen würde.
Ein Kelvin (1 K) ist der 273.16-te Teil der thermodynamischen Temperatur des ersten Tripelpunktes von Wasser.
Ein Mol (1 mol) ist die Stoffmenge, die aus ebensovielen Teilchen besteht, wie Atome in 0.0120000 kg 12C enthalten sind.
Eine Candela (1 cd) ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung, die monochromatische Strahlung von 5.4·1014 Hz mit der Strahlstärke 1/683 W/sterad aussendet.
Alle weiteren SI-Einheiten werden kohärent, d.h. ohne Verwendung von Zahlenfaktoren, als Potenzprodukte der Basiseinheiten abgeleitet. Die gebräuchlichsten sind in einer Tabelle aufgeführt.