Masse, Volumen und Dichte sind drei der grundlegendsten Eigenschaften eines Objekts. Masse ist, wie schwer etwas ist, Volumen sagt Ihnen, wie groß es ist, und Dichte ist Masse geteilt durch Volumen. Obwohl Masse und Volumen Eigenschaften sind, mit denen Sie jeden Tag zu tun haben, ist die Idee der Dichte etwas weniger offensichtlich und erfordert sorgfältige Überlegung. Sobald Sie jedoch den Dreh raus haben, ist die Dichte sehr nützlich.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Volumen ist die Größe eines Objekts und Masse ist sein Gewicht. Um die Dichte zu erhalten, dividiere die Masse durch das Volumen. Ein Bleiziegel, 5 cm x 2 cm x 10 cm, wiegt beispielsweise 1.134 g. Das Volumen des Ziegels beträgt 5 x 2 x 10 = 100 Kubikzentimeter. Teilen Sie 1.134 durch 100, um die Dichte von Blei zu erhalten, 11,34 Gramm pro Kubikzentimeter.
Messe: ein Mysterium?
Masse ist nicht vollständig verstanden, daher wird sie auf zwei sehr unterschiedliche Weisen definiert: Die Trägheitsmasse misst, wie stark ein Objekt widersteht der Beschleunigung, während die Gravitationsmasse misst, wie stark ein Objekt andere Dinge anzieht selbst. Es ist nicht klar, warum diese beiden verschiedenen Arten von Masse gleich sind, aber Experimente bestätigen, dass sie es sind. Genau genommen misst eine Waage das Gewicht, aber man kann sich Gewicht und Masse normalerweise als dasselbe vorstellen.
Platz und Volumen
Volumen misst die räumliche Größe eines Objekts. Obwohl die Formel zur Berechnung des Volumens von seiner Form abhängt und kompliziert sein kann, kann man sie sich im Allgemeinen als Breite mal Höhe mal Länge vorstellen. Das Volumen eines Objekts zu messen kann manchmal einfacher sein als es zu berechnen. Wenn Sie es in einen großen Wasserbehälter geben und den Anstieg des Wasserstands messen, können Sie schnell das Volumen finden, egal in welcher Form es ist.
Dividiere nach Dichte
Die Dichte wird berechnet, indem die Masse eines Objekts durch sein Volumen geteilt wird. Dichte ist weniger intuitiv als Masse oder Volumen, aber wenn Sie jemals ein Objekt aufgenommen haben und es viel leichter oder schwerer als erwartet gefunden haben, liegt das daran, dass seine Dichte nicht das ist, was Sie dachten. Die Dichte kann normalerweise nicht direkt gemessen werden und muss nach der Bestimmung von Masse und Volumen berechnet werden. Dichte wird manchmal verwendet, um andere Größen dividiert durch das Volumen zu beschreiben, z. B. die Energiedichte.
Dichte als Konstante
Wissenschaftler und Ingenieure verwenden häufig Dichte, da sie nützlich ist, um die Eigenschaften eines Objekts zu berechnen und die Materialien zu identifizieren, aus denen ein Objekt besteht. Die Dichten von Tausenden von Stoffen, darunter Metalle, Kunststoffe und mehr, sind bekannt. Bei Raumtemperatur und Druck ist die Dichte einer bestimmten Substanz fast immer konstant – ein Eisennagel und ein Eisenbootsanker haben beide dieselbe Dichte, obwohl sie sehr unterschiedliche Dinge sind. Nach der Berechnung der Dichte eines Objekts kann ein Wissenschaftler den Wert in einer Tabelle nachschlagen und in vielen Fällen genau bestimmen, woraus das Objekt besteht.
Archimedes’ große Entdeckung
Eines der bekanntesten Beispiele für die Berechnung der Dichte ist die Geschichte von Archimedes und der goldenen Krone. Ein König hatte Archimedes gebeten, festzustellen, ob seine neue Krone aus reinem Gold bestand, ohne sie jedoch in irgendeiner Weise zu beschädigen. Archimedes erkannte, dass er durch Eintauchen der Krone in Wasser ihr Volumen und damit ihre Dichte bestimmen konnte. Auf diese Weise bewies er, dass die Krone kein reines Gold war, sondern billigere Metalle enthielt.