Was ist Dichte?

Archimedes hatte das Konzept der Dichte verwendet, um den Betrug aufzudecken. Dichte ist eine physikalische Eigenschaft der Materie, die ein Verhältnis von Masse zu Volumen ausdrückt. Je mehr Masse ein Objekt in einem bestimmten Raum enthält, desto dichter ist es. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass es bei dieser Beziehung nicht nur darum geht, wie eng die Atome eines Elements oder die Moleküle einer Verbindung zusammengepackt sind. Die Dichte wird auch durch die Atommasse eines Elements oder einer Verbindung beeinflusst. Da verschiedene Substanzen unterschiedliche Dichten haben, sind Dichtemessungen ein nützliches Mittel zur Identifizierung von Substanzen.

Wie könnte man zum Beispiel eine Tonne Federn von einer Tonne Ziegelsteine unterscheiden, wie in Abbildung 1 gezeigt, wenn man sie nicht sehen könnte?

Eine Tonne Federn oder Ziegel hat eine identische Masse von 1.000 Kilogramm (eine Tonne). Eine Tonne Federn wird jedoch ein Volumen von fast 400 Millionen cm3 (etwa die Größe von vier Sattelzugmaschinen) einnehmen, während eine Tonne Ziegel nur eine halbe Million cm3 (etwa die Größe eines Großbildfernsehers) einnehmen wird. Die Steine sind dichter als die Federn, weil ihre Masse in ein kleineres Volumen gepackt ist. Diese Beziehung zwischen Masse und Volumen einer Substanz definiert die physikalische Eigenschaft der Dichte:

Die Dichte ist definiert als das Verhältnis der Masse eines Objekts zu seinem Volumen, wie in der obigen Gleichung gezeigt. Da es sich um ein Verhältnis handelt, bleibt die Dichte eines Materials gleich, ohne Rücksicht darauf, wie viel dieses Materials vorhanden ist. Dichte wird daher als intensive Eigenschaft der Materie bezeichnet. Masse ist die Menge an Materie, die in einem Objekt enthalten ist, und wird üblicherweise in Einheiten von Gramm (g) gemessen. Volumen ist die Menge an Raum, die von einer Menge Materie eingenommen wird, und wird üblicherweise in Kubikzentimetern (cm3) oder in Millilitern (ml) (1cm3 = 1 ml) ausgedrückt. Daher sind übliche Einheiten, die zum Ausdrücken der Dichte verwendet werden, Gramm pro Milliliter (g / ml) und Gramm pro Kubikzentimeter (g / cm3).

Schauen wir uns ein Beispiel an. Ein typischer Ziegel hat eine Masse von 2.268 g und ein Volumen von 1.230 cm3. Mit der obigen Gleichung können wir die Dichte des Ziegels berechnen:

Dichte kann in unseren Köpfen manchmal mit Gewicht verwechselt werden, da das dichtere von zwei gleichvolumigen Objekten schwerer ist. Denken Sie jedoch daran, dass die Beziehung zwischen Masse und Volumen die Dichte bestimmt und nicht nur das Volumen oder die Masse oder sogar die Dichte der Atome oder Moleküle. Beispiele für die Dichte gängiger Substanzen finden Sie in Tabelle 1.

Density of Some Common Substances
Substance	Density(g/cm3)
Air	0.0013
Feathers	0.0025
Pine	0.5
Ice	0.92
Water	1.00
Bricks	1.84
Aluminum	2.70
Steel	7.80
Silver	10.50
Gold	19,30

Tabelle 1: Dichte gängiger Substanzen.