PHYSIK MECHANIK - Abteilung für Didaktik der Physik

1. Mengenartige Größen
Es gibt eine Klasse physikalischer Größen mit denen der Umgang besonders leicht ist: die mengenartigen
Größen. Zu ihnen gehören:
- die Masse m
- die Energie E
- die elektrische Ladung Q
- der Impuls p
- die Entropie S
- die Stoffmenge n
und andere.
Man darf sich jede dieser Größen wie eine Art Substanz vorstellen, und man darf über sie sprechen,
wie man über eine Substanz spricht. Der physikalische Grund hierfür ist, daß es zu jeder solchen
Größe eine Dichte (Massendichte, Energiedichte, Ladungsdichte . . . ) und einen Strom
(Massenstrom, Energiestrom, elektrischer Strom . . . ) gibt.
Aus dieser Tatsache folgen weitere Eigenschaften der mengenartigen Größen: Sie verhalten sich
bei Systemzusammensetzung additiv, Abb. 1.1. Hat die Größe x in System S 1 den Wert x 1 und in
System S 2 den Wert x 2 , so hat sie in dem zusammengesetzten System S den Wert x 1 + x 2 . Für
nichtmengenartige Größen, z. B. die Temperatur, gilt diese Regel nicht.
Die Frage nach der Erhaltung ist nur für mengenartige Größen eine sinnvolle Frage. So sind Energie
und elektrische Ladung Erhaltungsgrößen, Entropie und Stoffmenge dagegen sind es nicht,
denn man kann Entropie erzeugen und Stoffmenge sowohl erzeugen als auch vernichten. Die
Frage nach der Erhaltung nichtmengenartiger Größen dagegen ist sinnlos, etwa die Frage: "Ist der
Druck eine Erhaltungsgröße?"
Die Stärken einiger Ströme haben aus historischen Gründen eigene Namen: Die Energiestromstärke
nennt man auch Leistung, und die Impulsstromstärke nennt man fast ausschließlich Kraft.
In Tabelle 1.1 sind die wichtigsten mengenartigen Größen zusammen mit den entsprechenden
Stromstärken zusammengestellt.
Abb. 1.1. Zur Additivität mengenartiger Größen