Bezogene Größe

Spezifische Größen sind physikalische Größen, die in der Regel auf die Masse eines Stoffes oder Körpers oder Raumdimensionen eines Systems (Volumen, Fläche, Länge) bezogen sind.

Nach DIN-Norm ist der Begriff spezifisch nur für Massenbezug reserviert, und es steht als allgemeinerer Begriff bezogene Größe.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

Aus einer Zustandsgröße oder Prozessgröße wird durch Division durch den zugehörigen Bezug eine spezifische bzw. bezogene Größe. Der Zweck dieser Methode ist, dass dann der Größenwert gewissen Skalierungen des Systems gegenüber unabhängig ist, und sich in Rechnungen leichter handhaben lässt.

In der Thermodynamik kennzeichnet das insbesondere den Unterschied zwischen einer extensiven Zustandsgröße oder Prozessgröße und einer (bezogenen) intensiven Größe.

Die Symbole bestehen im Gegensatz zu denen der extensiven Größen meist aus kleinen Buchstaben oder sie sind speziell indiziert.

Größenbenennungen nach DIN 5485

In der deutschen Norm DIN 5485 Benennungsgrundsätze für physikalische Größen; Wortzusammensetzungen mit Eigenschafts- und Grundwörtern wird empfohlen:

  • massebezogene Größen sollten spezifisch genannt werden
  • volumenbezogene Größen sollen -dichte, -volumendichte oder -raumdichte genannt werden
  • für flächebezogene Größen wird die Benennung -flächendichte oder -bedeckung empfohlen
  • für längebezogene -längendichte, -belag oder -behang
  • Quotienten aus Masse, Volumen, Stoffmenge oder Teilchenzahl eines Stoffes und dem Volumen der Mischphase, in der sich der Stoff befindet, -konzentration genannt werden

Tatsächlich halten sich im wissenschaftlichen und technischen Alltag aber zahlreiche Bezeichnungen, die diesen Kriterien nicht folgen, und es ist ad hoc nicht leicht, den Bezug aus dem Namen der Größe abzuleiten. Etliche Größen sind auch je nach Zusammenhang massen- oder volumenspezifisch angegeben, und dabei unpräzise unter einem Begriff zusammengefasst. Symptomatisch dafür ist die Unterscheidung – bzw. Nichtunterscheidung, und daher auch nicht mehr normgerechte Angabe – von Massen- und Volumenprozent.

Zusätzlich gilt nach obiger DIN auch noch:

  • molare Größe für auf Stoffmengen bezogene Größen
  • spektral für auf ein Einheits-Frequenzinterval oder Einheits-Wellenlängenintervall bezogene Größen
  • jede auf ihre eigene Größenart bezogene Größe wird eine dimensionslose Größe, bei gleicher Bezugs-Maßeinheit Verhältnisgröße genannt (dimensionslos ist beispielsweise auch die Angabe in mm/m).

Daneben gibt es noch zahlreiche andere spezielle spezifische Werte, wie in der Wahrscheinlichkeitsrechnung, oder beispielsweise in der Wirtschaft die auf bestimmte Verbrauchssektoren bezogenen Energie- oder Materialeinsätze oder Kosten, die als Kennwerte benutzt werden. Letztere gehören allerdings nicht mehr zu den physikalischen Größen.

Beispiele bezogener Größen

Massenbezogene spezifische Größen

Bezeichnung Definitionsgleichung Einheit Art
spezifisches Volumen v  v = \frac{V}{m}  [v] = \frac{\mathrm m^3}{\mathrm{kg}} Zustandsgröße
spezifische Arbeit w  w = \frac{W}{m}  [w] = \frac{\mathrm J}{\mathrm{kg}} Prozessgröße
spezifische Enthalpie h  h = \frac{H}{m}   [h] = \frac{\mathrm J}{\mathrm{kg}} Zustandsgröße
spezifische Entropie s  s = \frac{S}{m}   [s] = \frac{\mathrm J}{\mathrm{kg \cdot K}} Zustandsgröße
spezifische
Gaskonstante R
 R = \frac{R_\mathrm {mol}}{M}1   [R] = \frac{\mathrm J}{\mathrm{kg \cdot K}} Stoffkonstante
 Rmol ist die molare oder allgemeine Gaskonstante mit der Einheit J/(kmol K) und M ist die molare Masse des speziellen Gases mit der Einheit kg/kmol.

Weitere, meist massebezogene Größen:
Spezifische Wärmekapazität c, spezifische Energie e/gravimetrische Energiedichte w (z. B. Enthalpie h s.o., spezifische latente Wärme: Schmelzwärme ΔQs, Verdampfungswärme ΔQv, Kristallisationswärme ΔQk, Brennwert hs und Heizwert hi für flüssige und feste Brennstoffe), spezifischer Impuls, Isp, spezifische Ladung, spezifische Leistung, spezifische Luftfeuchtigkeit s.

Dimensionale spezifische Größen, Dichten

Dimensionale spezifische Größen:
Wichte (spezifisches Gewicht) γ, volumetrische Energiedichte w (Brennwert Hs und Heizwert Hi für gasförmige Brennstoffe), spezifische Oberfläche sm / sv, spezifischer elektrischer Widerstand ρ, spezifische Ausstrahlung / ν, spezifischer Drehwinkel, spezifischer Wärmewiderstand Rλ, Ladungsdichte (Raumladungsdichte ρ, (Ober)flächenladungsdichte σ, Linienladungsdichte λ), Bevölkerungsdichte (Anzahl je Fläche), Verkehrsdichte (Anzahl je Länge), Fadendichte eines Gewebes (Anzahl je Fläche)

Dichtebezogene spezifische Größen

Dichtebezogene Größen der Materialwissenschaften, die Skalierungen erlauben:
Relative Dichte (spezifische Dichte) d , spezifische Steifigkeit Rsp, spezifische Festigkeit Φ, spezifische Adhäsion.


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