Dichte (D) ist eine als Masse (m) pro Volumeneinheit (v) definierte Größe: D = m ÷ v. Da diese drei Größen verwandt sind, können Sie eine davon finden, wenn Sie die anderen beiden kennen. Dies ist hilfreicher als es klingt, da die Dichte oft eine bekannte Größe ist, die Sie nachschlagen können, vorausgesetzt, Sie kennen die Zusammensetzung des Materials.
Berechnungen sind für feste Objekte einfach, aber für Flüssigkeiten wird es komplizierter, wo sich die Dichte mit der Temperatur ändert, und für Gase, deren Dichte temperaturabhängig ist und Druck.
Verwenden Sie konsistente Einheiten
Die Gleichung für Dichte, Masse und Volumen ist einfach und ermöglicht es Ihnen, die Dichte eines Materials zu berechnen, wenn Sie seine Masse und sein Volumen messen. Die einzige Einschränkung besteht darin, dass Sie die Messungen im selben System durchführen müssen.
Wenn Sie beispielsweise die Masse in Kilogramm messen, sollten Sie das Volumen in Kubikmetern messen, und wenn Sie das Volumen in Quarts messen, sollten Sie die Masse in Pfund messen. Die drei Systeme, die Sie wahrscheinlich verwenden werden, sind CGS (Zentimeter, Gramm, Sekunden), MKS (Meter, Kilogramm, Sekunden) und British Imperial. Die am häufigsten verwendeten Einheiten für Dichten in diesen drei Systemen sind:
- CGS: Gramm/Kubikzentimeter oder Gramm/Milliliter
- MKS: Kilogramm/Kubikmeter
- Britisch: Pfund/Kubikfuß
Verwenden des Dichte-, Masse- und Volumenrechners
Beispiel: Angenommen, Sie haben einen Becher voller einer mysteriösen wässrigen Lösung. Die Berechnung seiner Dichte und der Vergleich mit der von reinem Wasser können helfen, seine Zusammensetzung zu bestimmen.
Sie berechnen das Volumen der Lösung, indem Sie die Abmessungen des Bechers und den Füllstand der Flüssigkeit messen und feststellen, dass es 355 ml beträgt. Da ein Milliliter ein Kubikzentimeter ist, solltest du die Masse in Gramm ermitteln. Sie finden, dass es 372 g sind.
Die Dichte beträgt dann 372 g ÷ 355 ml = 1,05 g/ml. Das ist nur ein wenig dichter als reines Wasser (1 g/ml), was auch immer im Wasser gelöst ist, hat eine niedrige Konzentration.
Beispiel: Sie finden einen großen Felsen mit etwa kugelförmiger Form und möchten seine Zusammensetzung wissen. Das Finden seiner Dichte kann Ihnen helfen, dies zu bestimmen.
Berechnen Sie das Volumen des Gesteins, indem Sie seinen Durchmesser messen und durch 2 teilen, um seinen Radius (r) zu ermitteln.
Das Volumen einer Kugel beträgt 4/3πr3Wenn das Gestein also einen Radius von 10 Zoll hat, beträgt sein Volumen 418,67 Kubikzoll.
Konvertieren Sie in Kubikfuß, indem Sie mit 0,00057 multiplizieren. Das Ergebnis sind 0,239 Kubikfuß.
Wenn das Gestein 40 Pfund wiegt, beträgt seine Dichte 40 Pfund/0.239 ft3 = 167. 36 lb/ft3. Dies ist sehr nahe an der Dichte von Granit, daher besteht eine gute Chance, dass das Gestein massiver Granit ist.
Verwenden von Dichtetabellen
Wenn Sie ein Objekt aus einem bekannten Material haben, können Sie dessen Dichte in einer Tabelle nachschlagen. Diese Informationen ermöglichen es Ihnen, sein Volumen durch Wiegen zu berechnen. Wenn Sie sein Volumen bereits kennen, können Sie seine Masse berechnen. Wenn Sie den Dichte-, Masse-, Volumen-Rechner verwenden, müssen Sie nur die Dichtegleichung neu ordnen, um den gewünschten Parameter in Bezug auf die anderen beiden auszudrücken.
Beispiel: Angenommen, Sie haben eine goldene Statue und möchten ihr Volumen ermitteln.
D = m ÷ v, also v = m ÷ D
Sie finden die Statue wiegt 2 kg. In einer Tabelle finden Sie die Dichte von Gold mit etwa 19.300 kg/m²3.
Wenn man Zahlen einsetzt, ergibt sich ein Volumen von 2 kg ÷ 19.300 kg/m3 = 0,0001 m3 oder etwa ein Zehntel Liter.
Beispiel: Wie viel wiegt ein Milliliter Quecksilber?
D = m ÷ v, also m = Dv
Die Dichte von Quecksilber beträgt 13,6 g/ml, also hat ein Volumen von 1 ml eine Masse von 13,6 Gramm.