Die gesetzlichen Einheiten in der Vakuumtechnik
Einführung
Zwei bundesdeutsche Gesetze und die dazugehörigen Ausführungsbestimmungen legen fest, welche Einheiten für Messungen in betrieblichen und amtlichen Dokumenten und Mitteilungen zu verwenden sind. Die Bestimmungen führten zu einer Reihe grundlegender Änderungen, die auch in der Vakuumtechnik berücksichtigt werden müssen. Viele der in der Vergangenheit gebräuchlichen Einheiten wie Torr, Gauß, Normkubikmeter, Atmosphäre, Poise, Kilokalorie, Kilopond usw. sind nicht mehr zugelassen. Stattdessen sind andere Einheiten zu verwenden, von denen einige neu sind, während andere zuvor in anderen Bereichen verwendet wurden. Die folgende alphabetische Liste enthält die wichtigsten für die Vakuumtechnik relevanten Größen mit ihren Symbolen und den jetzt zu verwendenden Einheiten, einschließlich der SI-Einheiten (siehe unten) und daraus abgeleiteter rechtlich zulässiger Einheiten. Im Anschluss an die Liste finden Sie eine Reihe von Anmerkungen. Der Zweck der Anmerkungen ist zum einen, eine Verbindung zur bisherigen Praxis herzustellen, wo dies notwendig ist, und zum anderen, Erläuterungen zur praktischen Anwendung des Inhalts der alphabetischen Liste zu geben. Die gesetzlichen Maßeinheiten basieren auf den sieben SI-Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems (SI). Gesetzliche Einheiten sind:
a) die SI-Basiseinheiten (Tabelle 10.4.1)
b) aus den SI-Basiseinheiten abgeleitete Einheiten, teilweise mit besonderen Namen und Einheitenzeichen (Tabellen 10.4.2 und 10.4.4)
c) atomphysikalische Einheiten (Tabelle 10.4.3)
d) dezimale Vielfache und dezimale Teile von Einheiten, einige mit besonderen Namen
Beispiele 105 N (m-2 = 1 bar)
1 dm3 = 1 l (Liter)
103 kg = 1 t (Tonne)
Ausführliche Darstellungen sind die Veröffentlichungen von W. Haeder und E. Gärtner (DIN), von IUPAP 1987 und von S. German, P. Draht (PTB). Diese sollten immer dann zu Rate gezogen werden, wenn die vorliegende, auf die Vakuumtechnik zugeschnittene Zusammenfassung Fragen offen lässt.
10.4.1 SI-Basiseinheiten
Tabelle 10.4.2 Abgeleitete kohärente SI-Einheiten mit besonderen Namen und Einheitenzeichen (alphabetisch)
Tabelle 10.4.3 Atomphysikalische Einheiten
Tabelle 10.4.4 Abgeleitete, nicht kohärente SI-Einheiten mit speziellen Namen und Einheitenzeichen
Alphabetische Liste von Größen, Formelzeichen und Einheiten, die in der Vakuumtechnik und ihren Anwendungen häufig vorkommen
Tabelle 10.2 Alphabetische Liste der Variablen, Symbole und Einheiten, die häufig in der Vakuumtechnologie und ihren Anwendungen verwendet werden
Tabelle V Wichtige Werte
Anmerkungen zur alphabetischen Liste
3/1: Aktivität
Die bisherige Einheit war Curie (Ci).
3/2: (°C) Celsius Temperatur
Grad Celsius (°C) ist ein besonderer Name für die SI-Einheit Kelvin (K) [s. Nr. 122] bei Angabe von Celsius-Temperaturen. Grad Celsius ist gesetzlich zugelassen.
3/3: Druck
Hier ist die Neufassung von DIN 1314 zu beachten. Die Festlegungen dieser Norm beziehen sich in erster Linie auf Fluide (Flüssigkeiten, Gase, Dämpfe). In DIN 1314 wird neben der (abgeleiteten) SI-Einheit 1 Pa = 1 N · m-2 als besonderer Name für den zehnten Teil des Megapascal (MPa) das Bar (1 bar = 0,1 MPa = 105 Pa) angegeben. Dies ist in Übereinstimmung mit ISO/1000 (11/92), S. 7. Demgemäß ist auch die für die Vakuumtechnik sehr zweckmäßige Einheit Millibar (mbar) zulässig: 1 mbar = 102 Pa = 0,75 Torr. Die Einheit „Torr“ ist nicht mehr zulässig.
Besonderer Hinweis
In der Vakuumtechnik werden ausschließlich Absolutdrücke gemessen und mit diesen wird auch gerechnet.
In der Druck- und Hochdrucktechnik wird vielfach mit Drücken gearbeitet, die auf den jeweiligen Atmosphärendruck (Umgebungsdruck) pamb bezogen werden. Gemäß DIN 1314 wird die Differenz zwischen einem Druck p und dem jeweiligen Atmosphärendruck (Umgebungsdruck) pamb als Überdruck pe bezeichnet: pe = p – pamb. Der Überdruck kann positive oder negative Werte annehmen.
Umrechnungen
1 kg · cm-2 = 980,665 mbar = 981 mbar
1 at (technische Atmosphäre) = 980,665 mbar = 981 mbar
1 atm (physikalische Atmosphäre) = 1013,25 mbar = 1013 mbar
1 Atmosphäre über Atmosphärendruck (atmosphärischer Überdruck) =
2026,50 mbar = 2 bar
1 mWS (Meter-Wassersäule) = 9806,65 Pa = 98 mbar
1 mm Hg = 133,332 Pa = 1,333 mbar = 4/3 mbar
Der Druck als mechanische Spannung (Festigkeit) wird generell in Pascal
(Pa) und in N · nm–2 angegeben.
Umrechnungen:
1 Pa = 1 N · m–2 = 10–6 N · mm–2
1 kg · cm–2 = 98.100 Pa = 0,981 N · mm–2 = 0,1 N mm–2
1 kg · mm–2 = 9.810.000 Pa = 9,81 N · mm–2 = 10 N · mm–2
3/5: Dynamische Viskosität
Die bisherige Einheit war Poise (P).
3/5a: Energiedosis
Rad (rd) ist nicht mehr zulässig.
3/6: Gewicht
In diesem Zusammenhang ist DIN 1305 zu beachten. Das Wort Gewicht soll aufgrund seiner bisherigen Mehrdeutigkeit nur noch als Benennung einer Größe von der Art einer Masse im Sinne eines Wägeergebnisses zur Angabe von Warenmengen verwendet werden.
Die Bezeichnungen „spezifisches Gewicht“ und „Wichte“ sollen nicht mehr verwendet werden. Stattdessen sollte Dichte gesagt werden.
3/7: Gewichtskraft
Siehe DIN 1305. Die früheren Einheiten Pond (p) und Kilopond (kp), sowie weitere dezimale Vielfache von p werden nicht mehr verwendet.
1 kp = 9,81 N
3/8: Ionendosis
Die bisherige Einheit war Röntgen (R).
3/9: Kinematische Viskosität
Die bisherige Einheit war Stokes (St).
3/10: Kraft
Die CGS-Einheit Dyn (dyn) für Kraft entfällt.
3/11: Länge/Wellenlänge
Die Einheit Ångström (Å) (z. B. für Wellenlänge) wird zukünftig nicht mehr verwendet.
3/12: Leckrate
In DIN 40.046 Blatt 102 (Entwurf Ausgabe August 1973) wird für die Leckrate die Einheit mbar · dm3 · s-1 (= mbar · l · s-1) verwendet. Beachten Sie, dass die Leckrate, die Einheit 1 mbar · l · s-1 bei 20 °C entsprechende Leckrate praktisch gleich der Leckrate 1 cm3· s-1(NTP) ist (siehe auch 3/17).
3/13: Magnetische Feldstärke
Die bisherige Einheit war Oersted (Oe).
3/14: Magnetische Flussdichte
Die bisherige Einheit war Gauß (G).
3/15: Magnetischer Fluss
Die bisherige Einheit war Maxwell (M).
3/16: Normvolumen
DIN 1343 ist zu beachten.
Es wird die Bezeichnung m3 (NTP) oder m3 (pn, Tn) vorgeschlagen, wobei der Klammerausdruck nicht zu dem Einheitenzeichen m3 gehört, sondern als ein Hinweis darauf zu verstehen ist, dass es sich um das Volumen eines Gases im Normzustand handelt.
3/17: Partialdruck
Der Index „i“ gibt an, dass es sich um den Partialdruck des „i“-ten Gases handelt, das in einem Gasgemisch enthalten ist.
3/18: Gasdurchlässigkeit
Der Permeationskoeffizient ist definiert als der Gasstrom m3· s-1 (Volumenstrom pV), der bei gegebener Druckdifferenz (bar) durch eine feste Probe gegebener Fläche (m2) und Dicke (m) hindurchgeht.
Die Gasdurchlässigkeit ist nach DIN 53.380 und DIN 7740, Blatt 1, Beiblatt, „gekennzeichnet durch das auf 0 °C und 760 Torr umgerechnete Volumen eines Gases, das während eines Tages (= 24 Stunden) bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druckgefälle durch 1 m2 des zu prüfenden Erzeugnisses hindurchgeht“.
3/19: pV-Durchfluss/pV-Wert
Hier ist DIN 28.400, Blatt 1 zu beachten. Nr. 86 und Nr. 87 haben nur dann einen quantitativen physikalischen Sinn, wenn jeweils die Temperatur angegeben ist.
3/20: Relative Atommasse
Bisher missverstehbar „Atomgewicht“ genannt!
3/21: Relative Molekülmasse
Bisher missverstehbar „Molekulargewicht“ genannt!
3/22: Spezifische Gaskonstante
Als massebezogene Gaskonstante des Stoffes „i“. Ri = Rm · Mi-1; Mi Molare Masse (Nr. 74) des Stoffes „i“. Siehe auch DIN 1345.
3/23: Spezifische Wärmekapazität
Auch spezifische Wärme genannt:
Spezifische Wärme(-Kapazität) bei konstantem Druck: cp.
Spezifische Wärme(-Kapazität) bei konstantem Volumen: cV.
3/24: Temperaturdifferenz
Temperaturdifferenzen werden in K angegeben, können aber auch in °C ausgedrückt werden. Die Bezeichnung Grad (grd) ist nicht mehr zulässig.
3/25: Wärmemenge
Die Einheiten Kalorie (cal) und Kilokalorie (kcal) werden nicht mehr verwendet.
3/26: Winkel
1 Radiant (rad) ist gleich dem ebenen Winkel, der als Zentriwinkel eines Kreises mit dem Halbmesser 1 m aus dem Kreis einen Bogen von der Länge 1 m ausschneidet. Siehe auch DIN 1315 (8/82).
