Internationales Einheitensystem (SI)

Wichtige Punkte im Überblick

Das Internationale Einheitensystem (SI) definiert weltweit einheitliche Basis- und abgeleitete Einheiten für physikalische Größen wie Länge, Masse, Zeit und Stromstärke.
Basiseinheiten definieren physikalische Größen anhand von Naturkonstanten – beispielsweise wird das Meter über die Lichtgeschwindigkeit bestimmt.
Abgeleitete Einheiten und Präfixe sorgen dafür, dass Berechnungen durchgängig stimmen und große wie kleine Werte korrekt dargestellt werden können.
Das SI-System unterstützt Industrie, Forschung, Medizin und Handel durch standardisierte und rückverfolgbare Messwerte.

Das Internationale Einheitensystem (SI) hat das Ziel, weltweit einheitliche Messwerte für physikalische Größen wie Länge, Gewicht und Zeit sicherzustellen – unabhängig davon, wo die Messung durchgeführt wird. Die in diesem System verwendeten Einheiten werden als SI-Einheiten bezeichnet.
Das System wurde im Jahr 1960 auf der Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) eingeführt. Die Abkürzung „SI“ steht für „Système International d’Unités“.
Das Internationale Einheitensystem gliedert sich in die folgenden drei Kategorien:

Basiseinheiten

Größe	Einheit	Einheitensymbol	Definition
Länge	Einheit Meter	Einheitensymbol m	Definition Die Strecke, die Licht im Vakuum in 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt.
Masse	Einheit Kilogramm	Einheitensymbol kg	Definition Dies ist die Einheit der Masse. Die Masse des internationalen Prototyp-Kilogramms.
Zeit	Einheit Sekunde	Einheitensymbol s	Definition Die Dauer von 9 192 631 770 Perioden der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden hyperfeinen Zuständen des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entspricht.
Stromstärke	Einheit Ampere	Einheitensymbol A	Definition Die elektrische Stromstärke ist definiert als der konstante Strom, der – wenn er in zwei geraden, parallelen, unendlich langen Leitern mit vernachlässigbarem kreisförmigem Querschnitt im Vakuum fließt, die einen Abstand von 1 m haben – zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2 × 10⁻⁷ Newton pro Meter Leiterlänge erzeugt.
Thermodynamische Temperatur	Einheit Kelvin	Einheitensymbol K	Definition Die thermodynamische Temperatur wird so definiert, dass der Tripelpunkt von Wasser exakt 273,16 Kelvin beträgt.
Stoffmenge	Einheit Mol	Einheitensymbol mol	Definition Die Stoffmenge ist definiert als die Menge eines Systems, die ebenso viele elementare Einheiten enthält wie 0,012 kg Kohlenstoff-12. Die elementaren Einheiten können dabei Atome, Moleküle oder andere definierte Teilchen sein.
Lichtstärke	Einheit Candela	Einheitensymbol cd	Definition Die Lichtstärke ist definiert als die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Quelle, die monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 540 × 10¹² Hz emittiert und dabei eine Strahlstärke von 1/683 W/sr aufweist.

Zusatz- oder Sekundäreinheiten

Größe	Einheit	Einheitensymbol	Definition
Ebenenwinkel	Einheit Radiant	Einheitensymbol rad	Definition Das Radiant beschreibt den ebenen Winkel, der durch einen Kreisbogens erzeugt wird, dessen Länge gleich dem Radius des Kreises ist. Dieser Winkel entspricht genau 1 Radiant.
Raumwinkel	Einheit Steradiant	Einheitensymbol sr	Definition Ein Steradiant ist ein Raumwinkel am Mittelpunkt einer Kugel, der auf der Kugeloberfläche einen Bereich einschließt, dessen Fläche dem Quadrat des Kugelradius entspricht.

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Abgeleitete Einheiten

Abgeleitete Einheiten sind Kombinationen aus Basiseinheiten und Zusatz-/Sekundäreinheiten sowie den mathematischen Symbolen für Multiplikation und Division.

Größe	Einheit	Einheitensymbol
Fläche	Einheit Quadratmeter	Einheitensymbol m²
Volumen	Einheit Kubikmeter	Einheitensymbol m³
Geschwindigkeit	Einheit Meter pro Sekunde	Einheitensymbol m/s
Beschleunigung	Einheit Meter pro Sekunde zum Quadrat	Einheitensymbol m/s²
Wellenzahl	Einheit Reziproker Meter	Einheitensymbol m^-1
Dichte	Einheit Kilogramm pro Kubikmeter	Einheitensymbol kg/m³
Stromdichte	Einheit Ampere pro Quadratmeter	Einheitensymbol A/m²
Magnetfeldstärke	Einheit Ampere pro Meter	Einheitensymbol A/m
Konzentration (Stoffmenge)	Einheit Mol pro Kubikmeter	Einheitensymbol mol/m³
Spezifisches Volumen	Einheit Kubikmeter pro Kilogramm	Einheitensymbol m³/kg
Leuchtdichte	Einheit Candela pro Quadratmeter	Einheitensymbol cd/m²

Einige abgeleitete Einheiten haben eigene, eindeutige Namen erhalten.

Größe	Einheit	Einheitensymbol	Zusammensetzung
Frequenz	Einheit Hertz	Einheitensymbol Hz	Zusammensetzung 1Hz=1s^-1
Kraft	Einheit Newton	Einheitensymbol N	Zusammensetzung 1N=1kg･m/s²
Druck, Spannung	Einheit Pascal	Einheitensymbol Pa	Zusammensetzung 1Pa=1N/m²
Energie, Arbeit, Wärmemenge	Einheit Joule	Einheitensymbol J	Zusammensetzung 1J=1N･m
Leistung, Strahlungsfluss	Einheit Watt	Einheitensymbol W	Zusammensetzung W=1J/s
Elektrische Ladung, Strommenge	Einheit Coulomb	Einheitensymbol C	Zusammensetzung 1C=1A･s
Elektrisches Potenzial / Spannung / elektromotorische Kraft	Einheit Volt	Einheitensymbol V	Zusammensetzung 1V=1J/C
Elektrischer Widerstand	Einheit Ohm	Einheitensymbol Ω	Zusammensetzung 1Ω=1V/A
Elektrische Leitfähigkeit	Einheit Siemens	Einheitensymbol S	Zusammensetzung 1S=1Ω^-1
Magnetische Größe	Einheit Weber	Einheitensymbol Wb	Zusammensetzung 1Wb=1V･s
Magnetische Flussdichte, magnetische Induktion	Einheit Tesla	Einheitensymbol T	Zusammensetzung 1T=1Wb/m²
Induktivität	Einheit Henry	Einheitensymbol H	Zusammensetzung 1H=1Wb/A
Celsius-Temperatur	Einheit Grad Celsius	Einheitensymbol °C	Zusammensetzung 1t=T-To
Lichtstrom	Einheit Lumen	Einheitensymbol lm	Zusammensetzung 1lm=1cd･sr
Beleuchtungsstärke	Einheit Lux	Einheitensymbol lx	Zusammensetzung 1lx=1lm/m²

Referenzinformationen

SI-Präfixe zur Angabe von ganzzahligen Zehnerpotenzen

Faktor	Präfix	Symbol	Faktor	Präfix	Symbol
10¹⁸	Präfix exa	Symbol E	10^-1	Präfix deci	Symbol d
10¹⁵	Präfix peta	Symbol P	10^-2	Präfix centi	Symbol c
10¹²	Präfix tera	Symbol T	10^-3	Präfix milli	Symbol m
10⁹	Präfix giga	Symbol G	10^-6	Präfix micro	Symbol µ
10⁶	Präfix mega	Symbol M	10^-9	Präfix nano	Symbol n
10³	Präfix kilo	Symbol k	10^-12	Präfix pico	Symbol p
10²	Präfix hecto	Symbol h	10^-15	Präfix femto	Symbol f
10	Präfix deka	Symbol da	10^-18	Präfix atto	Symbol a

Nicht-SI-Einheiten

Größe	Einheit	Einheitensymbol	Definition
Zeit	Einheit Minute	Einheitensymbol min	Definition 1min=60s
	Einheit Stunde	Einheitensymbol h	Definition 1h=60min
	Einheit Tag	Einheitensymbol d	Definition 1d=24h
Ebenenwinkel	Einheit Grad	Einheitensymbol °	Definition 1°= (π/180) rad
	Einheit Minute	Einheitensymbol ′	Definition 1′= (1/60) °
	Einheit Sekunde	Einheitensymbol ″	Definition 1″= (1/60) ′
Volumen	Einheit Liter	Einheitensymbol l, L	Definition 1l=1dm³
Masse	Einheit Tonne	Einheitensymbol t	Definition 1t=10³kg

Entwicklung des SI-Messsystems

Die Entstehung des Internationalen Einheitensystems, bekannt als SI („Système International d’Unités“), ist das Ergebnis internationaler Bemühungen um eine einheitliche Standardisierung von Messgrößen. Die erste industrielle Revolution führte zum Aufstieg der Textilindustrie und brachte bedeutende Entwicklungen in Metallindustrie und Kohlebergbau mit sich.
Zu dieser Zeit nutzten die meisten Regionen der Welt lokale Einheiten und Normen, die von Ort zu Ort stark variierten. Vor diesem Hintergrund führten die Franzosen das SI-Messsystem als revolutionäres Konzept ein, um ein einheitliches und logisches System zu schaffen, das den wachsenden Anforderungen von Wissenschaft, Ingenieurwesen und Handel gerecht wird und Standardisierung erforderte.
Zwischen dem 18. Jahrhundert und den 1960er-Jahren durchlief das SI-System mehrere Entwicklungsstufen, bevor es während der 11. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) offiziell etabliert wurde. Bei diesem Ereignis wurde das SI auf Grundlage physikalischer Naturkonstanten definiert – statt materieller Objekte –, wodurch eine höhere Präzision und weltweite Anwendbarkeit, beispielsweise bei der Verwendung von Distanzsensoren, gewährleistet wird.

Praxisanwendungen des SI-Systems

Da es universelle und standardisierte Messgrößen bereitstellt, wird das Internationale Einheitensystem (SI) heute in nahezu allen modernen Industrien sowie in Forschung und Entwicklung weitgehend eingesetzt. Es ermöglicht eine effektive Kommunikation zwischen allen Beteiligten in der Produktion und bei wissenschaftlichen Prozessen.

Ingenieurwesen und Bauwesen

Präzision ist die Grundlage, wenn es um Sicherheit, Effizienz und Innovation im Ingenieur- und Bauwesen geht. Mit der Einführung des internationalen Einheitensystems (SI) können Ingenieure weltweit Wissen problemlos austauschen und anwenden. Architekten rechnen zum Beispiel in Metern und Kilogramm, um die Stabilität von Bauwerken zu prüfen, während Elektroingenieure und Techniker auf Ampere setzen, um sichere und zuverlässige Stromkreise zu planen.

Wissenschaft und Forschung

Das internationale Einheitensystem (SI) ist die universelle Sprache der Wissenschaft. Es ermöglicht Forschern, Wissenschaftlern und allen, die in Produktion oder Forschung & Entwicklung tätig sind, Wissen problemlos auszutauschen – egal, welche Sprache sie sprechen oder aus welcher Region sie kommen.
Mit seinen Basis- und abgeleiteten Einheiten ist das SI-System heute unverzichtbar für eine Vielzahl wissenschaftlicher Messungen: vom Erfassen chemischer Reaktionen in Mol bis hin zur Beobachtung kosmischer Phänomene in Kilometern und Sekunden mit modernen Messsensoren.

Gesundheitswesen und Medizin

Präzision und Genauigkeit sind auch im medizinischen Bereich entscheidend – oft geht es buchstäblich um Leben oder Tod. Dosierungen und andere Flüssigkeitsmessungen werden meist in Millilitern angegeben, also einem Tausendstel Liter, abgeleitet von der Basiseinheit Volumen (Kubikmeter).
Ein Milliliter entspricht einem Kubikzentimeter und ist eine zentrale Maßeinheit bei der Gabe von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel bei Infusionslösungen oder bei intravenösen und intramuskulären Injektionen. Auch das Kilogramm, die internationale Einheit für Gewicht, spielt eine wichtige Rolle bei der Berechnung von Medikamentendosierungen – typischerweise in Milligramm oder Millilitern pro Kilogramm Körpergewicht.

Industrie und Handel

Auch internationaler Handel und industrielle Abläufe hängen stark vom internationalen Einheitensystem ab, denn nur so funktionieren weltweite Interaktionen und Transaktionen reibungslos. SI-Einheiten sorgen dafür, dass Produkte strengen Vorgaben bei Gewicht, Maßen und Produktionszeiten entsprechen.
In der Lebensmittelindustrie werden Zutaten zum Beispiel in Gramm und Millilitern abgemessen, während in der Elektronikbranche Volt und Ampere die Basis bilden. Auch im Handel sorgt das SI-System dafür, dass Waren, Versandmengen und Transportstrecken standardisiert gemessen werden – ein entscheidender Faktor für effiziente Logistik und Supply-Chain-Management.

Zusammenfassung

Das internationale Einheitensystem ist weit mehr als ein technisches Rahmenwerk – es ist eine universelle Messsprache, die Industrien weltweit miteinander verbindet. Seine Entwicklung von einer revolutionären Idee hin zu einem globalen Standard spiegelt das menschliche Streben nach Präzision, Verständnis und Zusammenarbeit wider.
Wir bieten Messlösungen für alle Industrien, die Ihre Produktivität steigern und innovative Ansätze für Ihre Prozesse ermöglichen. Kontaktieren Sie KEYENCE – wir beraten Sie gerne und finden die passende Lösung für Ihre Anforderungen.