Dichte: Unterschied zwischen den Versionen

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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'''.
  
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Berechnungsformel: ρ = m / V
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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:
 
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ρ = m / V
 
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Dichte = Masse / Volumen
 
  
 
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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.
 
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.
  
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== Wie kann die Dichte eines Stoffes ermittelt werden? ==
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* Ist im einfachsten Fall der Stoff bekannt, kann dessen Dichte aus entsprechenden '''Quellen''' ([[PSE]], [[Tabellenbuch]]) entnommnen werden.
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# Von einem Körper mit exakt bekannter Geometrie kann die Dichte mittels Masse und berechnetem Volumen bestimmt werden.   
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Andernfalls ist die Dichte experimentell zu ermitteln:
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# Nach dem Prinzip von Archimedes erfährt ein Körper in der Umgebung einer Flüssigkeit genau so viel Auftriebskraft, wie die von seinem Volumen verdrängte Flüssigkeit an Gewichtskraft ausüben würde. Alle direkten Dichtemessverfahren beruhen noch heute auf diesem Prinzip und können auch auf die Dichtebestimmung von Gasen übertragen werden. Bei bekannter Dichte der Flüssigkeit, lässt sich auch das Volumen des eingetauchten Festkörpers bestimmen und schließlich auch dessen Dichte bestimmen.
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* Bei einem Körper mit einer einfachen Geometrie (z. B. exakt zylindrisch) kann die Dichte mittels Masse und berechnetem Volumen bestimmt werden.   
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* Ist das Volumen nicht rechnerisch zu ermitteln, kann es nach dem Prinzip von Archimedes durch die Verdrängung einer Flüssigkeit bestimmt werden ("'''Differenzvolumen'''"):<br>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.
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''Beispiel für die Bestimmung der Dichte eines Festkörpers:''
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* Dieses Messprinzip kann auf die Dichtebestimmung von Gasen und Flüssigkeiten übertragen werden.
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* Die Dichte von Flüssigkeiten kann auch schnell durch '''Ausspindeln''' mit einem [[Aräometer]] bestimmt werden.
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=== Beispiel ===
 
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Die Dichte von z.&nbsp;B. [[Kupfer]] kann man experimentell wie folgt bestimmen:
 
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Die Stoffprobe wiegt z.&nbsp;B. 15,2&nbsp;g. Nun füllt man ein Reagenzglas teilweise mit Wasser; nehmen wir beispielsweise 14&nbsp;ml. Jetzt lässt man den Stoff vollständig eintauchen und liest den neuen Füllstand des Wasserspiegels ab: 18,7&nbsp;ml. Die Differenz der beiden Füllmengen beträgt damit 4,5&nbsp;ml, welche dem Volumen des verwendeten Kupferstückes entspricht. Daraus ergibt sich die Dichte von Kupfer:
 
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:&rho; = 15,2&nbsp;g / 1,7 ml = 8,9 g/cm^3
 
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Die Masse  '''m''' des Prüfkörpers wird durch Wiegen bestimmt. Anschließend wird der Körper in Wasser eingetaucht und gewogen. Er scheint leichter zu sein als an der Luft. Man erhält. Nach dem Prinzip von Archimedes ist die Masse des verdrängten Wassers . Das Volumen des verdrängten Wassers ist gleich dem Volumen des Festkörpers
 
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Dichten von Flüssigkeiten werden mit einem [[Aräometer]] gemessen.
 
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==Beispiele ==
 
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''Wasser''
 
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Wasser hat eine sehr seltene Eigenschaft, indem es bei 4°C die größte Dichte besitzt ([[Anomalie des Wassers]]). Es dehnt sich beim weiteren Abkühlen aus, die abnehmende Dichte bewirkt eine Volumenausdehnung. Hierdurch treten Frostschäden beispielsweise bedingt durch die Frostverwitterung auf. Bei zugefrorenen Seen befindet sich so auch das 4°C warme Wasser am Seeboden, während kälteres Wasser mit geringerer Dichte nach oben steigt. Dies verhindert das Zufrieren von Gewässern bis auf den Grund und ermöglicht es erst Lebewesen, in Seen und Meeren überleben zu können.
 
  
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==Weblinks==
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== Weblinks ==
 
*[http://www.imeter.de/interim/2_DichteFL_A.htm#Bestimmungsmethoden Bestimmungsmethoden, Normen, Wertetabellen, Einfluß von Temperatur und Druck]
 
*[http://www.imeter.de/interim/2_DichteFL_A.htm#Bestimmungsmethoden Bestimmungsmethoden, Normen, Wertetabellen, Einfluß von Temperatur und Druck]
 
*[http://www.engnetglobal.com/tips/convert.asp?catid=9 Umrechnung von Dichte-Einheiten - auch amerikanische und englische Größen]
 
*[http://www.engnetglobal.com/tips/convert.asp?catid=9 Umrechnung von Dichte-Einheiten - auch amerikanische und englische Größen]

Version vom 25. März 2006, 21:35 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

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