Spezifische Größe
Spezifische Größen sind physikalische Größen, die in der Regel auf die Masse eines Stoffes bzw. Körpers oder auf Raumdimensionen eines Systems (Volumen, Flächeninhalt, Länge) bezogen sind.
Nach DIN-Norm ist der Begriff spezifisch nur für Massenbezug reserviert, sein Überbegriff ist bezogene Größe.
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 Formelzeichen von intensiven Größen bestehen im Gegensatz zu denen von extensiven Größen meist aus kleinen Buchstaben oder sie sind speziell indiziert.
Genormte Größenbenennungen
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DIN 5485 |
|---|---|
| Bereich | Physik |
| Titel | Benennungsgrundsätze für physikalische Größen; Wortzusammensetzungen mit Eigenschafts- und Grundwörtern |
| Letzte Ausgabe | 1986-08 |
| ISO | – |
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 flächenbezogene Größen wird die Benennung -flächendichte oder -bedeckung empfohlen
- für längebezogene wird -längendichte, -belag oder -behang empfohlen
- Quotienten aus Masse, Volumen, Stoffmenge oder Teilchenzahl eines Stoffes und dem Volumen der Mischphase, in der sich der Stoff befindet, sollten -konzentration genannt werden
Diese Empfehlungen stimmen weitgehend überein mit der internationalen Norm EN ISO 80000-1:2013 Größen und Einheiten – Allgemeines, Kapitel A.6.
Tatsächlich halten sich aber im wissenschaftlichen und technischen Alltag viele Bezeichnungen, die diesen Kriterien nicht folgen. Es ist daher nicht leicht, den Bezug aus dem Namen der Größe abzuleiten. Etliche Größen werden je nach Zusammenhang massen- oder volumenbezogen angegeben, ohne dass die Bezeichnung dies klarmacht. Angaben in Massen- und Volumenprozent sind nicht normgerecht.
Zusätzlich empfiehlt obige DIN auch:
- molare Größe für auf Stoffmengen bezogene Größen
- spektral für auf ein Einheits-Frequenzintervall oder Einheits-Wellenlängenintervall bezogene Größen.
Jede auf eine Größe ihrer eigenen Größenart bezogene Größe ist eine dimensionslose Größe. Ist auch die Maßeinheit in Zähler und Nenner gleich, wird sie Verhältnisgröße genannt; dimensionslos ist aber beispielsweise auch eine Angabe in mm/m.
Neben diesen physikalischen Größen gibt es noch zahlreiche andere spezielle „spezifische“ Werte, wie in der Wahrscheinlichkeitsrechnung, oder in der Wirtschaft die auf bestimmte Verbrauchssektoren bezogenen Energie- oder Materialeinsätze oder Kosten, die als Kennwerte benutzt werden.
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 |
- $ {R_{\mathrm {mol} }} $ 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 M° / M°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.