Dichte: Unterschied zwischen den Versionen

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*[http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph08/m11_dichte.htm Versuche und Aufgaben zur Dichte]
 
*[http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph08/m11_dichte.htm Versuche und Aufgaben zur Dichte]
 
   
 
   
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Version vom 25. März 2006, 20:42 Uhr

Die Dichte, Formelzeichen: ρ (griechisch: rho), ist eine physikalische Eigenschaft eines Stoffes. Sie ist über das Verhältnis der Masse m eines Körpers zu seinem Volumen V definiert, kurz: Dichte = Masse / Volumen.

Berechnungsformel: ρ = m / V

Einheit

Die abgeleitete SI-Einheit der Dichte ist Kilogramm pro Kubikmeter, also kg/m3. Besonders bei Feststoffen ist die Angabe in g/cm3 noch verbreitet. Weitere in Spezialfällen vorhandene Einheiten sind Gramm pro Liter (g/l) bzw. Gramm pro Kubikdezimeter (g/dm3). Hierbei gilt:

1.000 kg/m3 = 1 kg/dm3 = 1 kg/l oder 1 g/cm3 = 1 g/ml. Alle diese Werte stellen gleichzeitig die Dichte von Wasser dar, da Wasser als Bezugspunkt bei einer Temperatur von 4 °C die Dichte von einem g/cm3. 1 Liter = 1 dm3.

Für Feststoffe wird die Dichte häufig noch in g/cm3 bei 20 °C angegeben und für gasförmige Stoffe in g/l bei 0 °C und einem Druck von 1.013,25 hPa = 101.325 Pa (Normalbedingungen).

Eigenschaften

Die Dichte von Flüssigkeiten hängt deutlich von der Temperatur ab, bei Gasen zusätzlich vom Druck.

Körper in einer Flüssigkeit, die eine geringere Dichte als diese haben, steigen nach oben (Auftrieb), bis sie irgendwann einen Gleichgewichtszustand erreichen (schwimmen). Körper mit größerer Dichte sinken entsprechend nach unten bzw. haben einen höheren Tiefgang als Körper mit geringeren Dichten. Insbesondere kann daher das weniger dichte Eis auf dem Wasser schwimmen und verdrängt dabei genau das Volumen an Wasser, das die gleiche Masse wie das Eis hat.

In Gasen gilt entsprechendes. Ein mit Helium gefüllter Ballon schwebt in der Luft, da das Helium bei gleichem Druck und gleicher Temperatur eine geringere Dichte als Luft hat.

Wie kann die Dichte eines Stoffes ermittelt werden?

  • Ist im einfachsten Fall der Stoff bekannt, kann dessen Dichte aus entsprechenden Quellen (PSE, Tabellenbuch) entnommnen werden.

Andernfalls ist die Dichte experimentell zu ermitteln:

  • Bei einem Körper mit einer einfachen Geometrie (z. B. exakt zylindrisch) kann die Dichte mittels Masse und berechnetem Volumen bestimmt werden.
  • Ist das Volumen nicht rechnerisch zu ermitteln, kann es nach dem Prinzip von Archimedes durch die Verdrängung einer Flüssigkeit bestimmt werden ("Differenzvolumen"):
    Man befüllt einen Messzylinder mit einer definierten Menge Wasser. Dann lässt man den Stoff vollständig eintauchen und liest den neuen Füllstand des Wasserspiegels ab. Die Differenz der beiden Füllstände entspricht dem Volumen des untergetauchten Prüfkörpers.
  • Dieses Messprinzip kann auf die Dichtebestimmung von Gasen und Flüssigkeiten übertragen werden.
  • Die Dichte von Flüssigkeiten kann auch schnell durch Ausspindeln mit einem Aräometer bestimmt werden.

Weblinks