Es ist normalerweise ziemlich einfach, das Volumen einer Flüssigkeit in einem Behälter mit regelmäßiger Form, wie einem Zylinder oder Würfel, zu berechnen. Alles, was Sie tun müssen, ist mit der entsprechenden mathematischen Gleichung das Fassungsvermögen des Behälters zu berechnen, dann den Füllstand der Flüssigkeit zu messen und die erforderliche Einstellung vorzunehmen. Es ist schwieriger, wenn der Behälter keine regelmäßige Form hat, und das sind die meisten. Die Herausforderung verschwindet jedoch, wenn Sie die Dichte der Flüssigkeit kennen. Alles, was Sie tun müssen, ist den Behälter und die Flüssigkeit zu wiegen, das Gewicht des Behälters abzuziehen und die Dichte der Flüssigkeit zu verwenden, um Ihre Antwort abzuleiten.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Sie können das Volumen einer Flüssigkeit aus ihrem Gewicht berechnen, wenn Sie die Dichte der Flüssigkeit kennen. Normalerweise können Sie die Dichte in einer Tabelle nachschlagen. Wenn Sie eine Lösung haben, müssen Sie die relativen Anteile von gelöstem Stoff und Lösungsmittel kennen, um die Dichte zu berechnen.
Definition von Dichte
Wissenschaftler definieren die Dichte (∂) eines Festkörpers, einer Flüssigkeit oder eines Gases als Masse (M) des Stoffes pro Volumeneinheit (V). Mathematisch gesehen ist dies:
= M/V
Sie bestimmen die Masse eines Stoffes, indem Sie ihn wiegen. Dies kann zu Verwirrung führen, da Gewicht und Masse unterschiedliche Größen sind. Die Masse ist ein Maß für die Menge der Materie, während das Gewicht ein Maß für die Schwerkraft ist. Es ist jedoch üblich, Kilogramm, Gramm oder Pfund sowohl für Gewicht als auch für Masse zu verwenden, und das liegt daran, dass sich bei erdgebundenen Objekten die Beziehung zwischen Masse und Gewicht nicht ändert. Dies gilt nicht für Objekte im Weltraum, aber nur wenige Wissenschaftler haben die Möglichkeit, Messungen im Weltraum durchzuführen.
Ermitteln der Dichte einer Flüssigkeit
In vielen Fällen können Sie die Dichte einer Flüssigkeit in einer Tabelle nachschlagen. Manche sind leicht zu merken. Die Dichte von Wasser beträgt beispielsweise 1 g/ml, was 1.000 kg/m² entspricht3, obwohl der Wert in britischen Einheiten etwas weniger einprägsam ist: 62,43 lb/cu ft. Andere Dichten, wie die von Aceton, Alkohol oder Benzin, sind ohne weiteres erhältlich.
Wenn Sie eine Lösung haben, müssen Sie die relativen Konzentrationen von Lösungsmittel und gelöstem Stoff kennen, um die Dichte zu berechnen. Sie bestimmen dies, indem Sie den gelösten Stoff wiegen, bevor Sie ihn zum Lösungsmittel geben. Wenn Sie die Proportionen nicht kennen, können Sie die Dichte nicht berechnen und daher das Volumen der Lösung nicht einfach durch Wiegen ableiten.
Verfahren zur Berechnung des Volumens
Da Sie das Gewicht der Flüssigkeit unabhängig vom Gewicht des Behälters kennen müssen, benötigen Sie einen zweiten Behälter, um die Flüssigkeit aufzunehmen, während Sie den ersten wiegen.
Es ist besser, den Behälter zu wiegen, bevor Sie die Flüssigkeit hinzufügen, anstatt die Flüssigkeit auszugießen und zu wiegen. Kleine Mengen Flüssigkeit können an den Seiten des Behälters haften und werden Teil des Gewichts, wenn Sie die zweite Methode verwenden. Diese kleine Ungenauigkeit kann beim Wiegen sehr kleiner Mengen erheblich sein.
Gießen Sie die Flüssigkeit in den Behälter und notieren Sie das Gewicht des Behälters plus der Flüssigkeit. Ziehen Sie das Gewicht des Behälters ab, um das Gewicht der Flüssigkeit zu erhalten.
Schlagen Sie die Dichte der Flüssigkeit nach oder berechnen Sie sie und bestimmen Sie dann das Volumen der Flüssigkeit, indem Sie die Masse der Flüssigkeit durch die Dichte dividieren.
∂ = M/V also V = M/∂
Stellen Sie sicher, dass die Dichte in Einheiten angegeben wird, die mit der Masse kompatibel sind. Wenn Sie beispielsweise die Masse in Gramm messen, drücken Sie die Dichte in Gramm/Milliliter aus, aber wenn Sie die Masse in Kilogramm messen, drücken Sie die Dichte in Kilogramm/Kubikmeter aus.