Elektrotechnik

Es gibt je Grösse nur eine Einheit. (Bilder: Wikipedia)

Bezug zu den Elementen

Das System ist für den Praktiker Gold wert.

Revision des Internationalen Einheitensystems

Mehr Konstanz für physikalische Grössen

Ursprünglich wurde das SI-Einheitensystem durch sieben Grundeinheiten bestimmt. Seit 2019 sind nun alle Grundeinheiten über Konstanten definiert. Das letzte Artefakt - das Urkilogramm - wurde abgeschafft. Eine Gelegenheit, das SI-Einheitensystem zu beleuchten und eine Brücke in die Praxis des Planers und Installateurs zu schlagen.

Seit die Menschen miteinander handeln, suchen sie auch nach Bezugsgrössen, um zu vergleichen, Preise auszuhandeln und Geschäfte abzuschliessen. Die Masssysteme waren regional sehr unterschiedlich festgelegt. So gab es zum Beispiel alleine im Aargau am Anfang des 19. Jahrhunderts fünf verschiedene Definitionen für das Längenmass Fuss. Mit den Berner, Freiburger und Sittener Pfund wurde es auch nicht besser. Das Konfliktpotenzial war entsprechend gross und der Aufwand ebenfalls. Auch für die Wissenschaft und Technik war das ein Problem. Im Jahr 1801 wollte man daher das bereits in Frankreich etablierte Metersystem einführen, was allerdings an der zu grossen Abweichung zum bestehenden System scheiterte.

Eigenschaften

Im SI sind ursprünglich sieben Grundeinheiten festgelegt worden, mit denen im Prinzip sämtliche physikalischen Grössen gemessen werden können. Aus praktischen Gründen hat man darauf aufbauend für häufig verwendete physikalische Grössen, abgeleitete Einheiten festgelegt, also Kombinationen aus den Grundeinheiten festgelegt. So zum Beispiel die Grösse Kraft, die in der Einheit Newton gemessen wird und sich aus dem Produkt Basiseinheiten Kilogramm und Meter, dividiert durch die Sekunde im Quadrat zusammensetzt. Ein weitere wichtige Eigenschaft ist die Kohärenz, was heisst, dass die abgeleiteten Einheiten nur durch Kombination aus den Grundeinheiten und dem Faktor 1 entstehen. Damit entfällt das komplizierte Umrechnen wie es früher erforderlich war und besonders im angelsächsischen Raum noch heute häufig der Fall ist. Das SI erleichtert unser Leben ungemein, da sollte man nicht stillschweigend über Produkte oder Dienstleistungen importierte veraltete Einheiten akzeptieren. Wir haben ein Recht darauf, dass die Kühlleistung eines amerikanischen Gerätes nicht in BTU pro Stunde sondern in Watt bzw. Kilowatt angegeben wird.

Ausnahmen und Grenzfälle

Nur wenige Ausnahmen gibt es allerdings noch, da die noch grosse praktische Bedeutung haben wie Liter, Minute, Stunde, usw. Hingegen darf nur noch unter privaten Leuten über die Pferdestärken eines Autos oder die Kalorien eines Lebensmittels gesprochen werden. Im Handel mit Autos muss immer Kilowatt oder bei Lebensmitteln immer Joule angegeben werden. Aber was ist mit den Durchmesserangaben in Zoll bei Auto- und Velofelgen oder Bildschirmen? Das sind zwar ursprüngliche Massangaben, haben aber nur die Bedeutung von Grössenangaben, vergleichbar mit Schuhnummern. Bei Smartphones ist die Rechtmässigkeit einer Angabe in Zoll allerdings fragwürdig.

Häufige Fehler

Diese Ausnahmen berechtigen jedoch nicht, auch kreativ neue Einheiten zu bilden, für den Gleichstrom (ADC) oder die Wechselspannung (VAC). Oder auch das Kilowattpeak (kWp) bei der Photovoltaik ist keine zulässige Einheit. Solche Auswüchse sind zu unterbinden und zeugen von der Unkenntnis des SI-Einheitensystems. Denn das Formelzeichen bestimmt die näheren Angaben. Die Einheit sagt nur aus, was gemessen wird. Diese beiden Eigenschaften sollen nicht gemischt werden. Korrekt heisst es: UAC = 230 Volt (heisst die Wechselspannung beträgt 230 Volt) Pp = 20 kW (heisst die Spitzenleistung beträgt 20 kW) Pv = 1.5 kW (heisst die Verlustleistung beträgt 1.5 kW)

Praxis

Wer sich beim den täglichen Berechnung die Mühe macht, konsequent die Einheiten mitzuschreiben, gewinnt dadurch hohe Sicherheit, dass das Resultat auch richtig ist. Denn die Einheitenkontrolle ist schnell gemacht: 52000Ws52000Ws3600s/h=14.4Wh
Wenn ich 3600 s/h schreibe, sehe ich auf den ersten Blick, dass der Wert unter den Bruchstrich gehört, ohne dass ich ein Formelbuch konsultieren muss.

Fazit

Das SI-Einheitensystem wurde den technischen und wissenschaftlichen Bedürfnissen der Industrie angepasst, was dort zu Vereinfachungen führt. Für die Anwender im Bereich der Anlagen- und Gebäudeplanung sind die Auswirkungen der Änderungen 2018/2019 kaum spürbar. Was bleibt, ist ein sehr hilfreiches Konzept das die Umrechnung von Einheiten weitgehend erspart.