Dichte

D' Dichti, Formlezaiche: ρ (grichisch: rho), isch ä physikalischi Aigeschaft vume Material. Si isch iber s'Verhältnis vu de Masse m vume Körpers zu sinem Volumen V defineert:

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}$

Dä Artikel setzt sich mit de physikalische Dichti usänander, wittere Bedütige findener under Dichti (Begriffschlärig)

Physikalischi Grössi
Name	Massedichdi
Formelzeiche vo dr Grössi	${\displaystyle \rho }$
Grössen- und Eiheite- system Eiheit Dimension SI kg·m−3 M·L−3
Lueg au: spezifischs Gwicht, relativi Dichdi (spezifischi Dichdi), spezifischs Volume

in Wörter:

${\displaystyle {\text{Dichte}}={\frac {\text{Masse}}{\text{Volumen}}}}$

Dr Chährwert vu de Dichti haißt spezifischs Volume un spilt vor allem in de Thermodynamik vu de Gase un Dämpf ä Rolle.

D'Dichti sott nit mit em spezifische Gwicht verwexlet werre, denn sälli isch zwar sehr ähnlich zue de Dichti, underschidet sich aber in ainem Punkt: Während bi de Dichti s'Volume im Verhältnis zue de Masse stot, gschiht des bim spezifische Gwicht mit em Volume un de Gwichtschraft. S'Verhältnis vu de Dichti vume Stoff zue de Dichti im Normzuestand wird als Relativi Dichti bezaichnet.

Bi poröse Stoffe wird zuedem zwische de Raudichti (Hohlrüüm inclusiv) un de Raindichti (Volume ohni Hohlrüüm) underschide.

Ainhait

Die abglaitet SI-Ainheit vu de Dichti isch Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Witt verbraitet un bsunders bi Feststoffe gebrüchlicher isch zuedem d'Agab in g/cm³. Witteri in Spezialfälle gnutzti Ainhaite sin Gramm pro Liter (g/l) bzw. Gramm pro Kubikdezimeter (g/dm³). Dodebi giltet:

1.000 kg/m³ = 1 kg/dm³ = 1 kg/l oder 1 g/cm³ = 1 g/ml. Alli sälli Größe stelle d'Bezugsdichti vu Wasser dar.

Wasser het als Bezugspunkt bi ere Temperatur vu 3,98 °C si größti Dichti (Dichtianomali) mit 1.000 kg/m³, was ainem g/cm³ entspricht. Ä Liter isch defineert als des Volume, wo gnau ai Kilogramm Wasser bi sinere höchste Dichti (bi 3,98 °C ≈ 4 °C) bi Normaldruck inimmt. D'Abwichig vu 1 dm³ isch so gring, dass mer im Normalfall 1 l un 1 dm³ als gliich asähe cha.

Fer Feststoffe wird d'Dichti iblicherwiis in g/cm³ bi 20 °C agä un fer gasförmigi Stoffe in g/l bi 0 °C un eme Luftdruck vu 1.013,25 hPa = 101.325 Pa (Normalbedingige).

Bispil

D'Dichti vu Kupfer bestimmt mer experimentell wie folgt: D'Stoffprobe wigt z. B. 35 g. Jetz füllt mer ä Reagenzglas dailwiis mit Wasser; nämme mir bispilswiise 16 ml. Jetzt losst mer de Stoff itauche un liist de Füllstand 17,7 ml vum Wasserspiegel ab. D'Differenz vu de baide Füllmenge betrait 1,7 ml. Also cha fer d'Dichti vu Kupfer d'Näherig: ${\displaystyle \rho \approx {35\;\mathrm {g} \over 1{,}7\;\mathrm {ml} }\approx 20{,}6\;\mathrm {g} /\mathrm {cm} ^{3}}$ ermiddlet werden.

Aigeschaften

Iisberg. Lueg Beschribig

D'Dichti vu Flüssigkaite hängt dütlich vu de Temperatur ab, bi Gase zuesätzlich vum Druck. Ä Bispiil dodefir isch d'Temperaturabhängigkait vu de Luftdichti im undere Abschnitt. D'Dichti vu hygroskopische Stoffe wie zum Bispil Holz isch zuedem vu de Luftfüchti (Wirkig uf d'Holzfüchti) abhängig. Um dere ihri Messergebniss vergliche z'chänne, beziegt mer sich uf ä sognennts Normalklima.

Körper in ere Flüssigkait, wo ä gringeri Dichti wie sälli hän, stige entsprechend dem archimedische Prinzip nooch obe (Uftriib), bis si irgendwenn ä Glichgwichtszuestand erraiche (schwimme). Körper mit ere größere Dichti sinke entsprechend nooch unde bzw. hän ä höchere Diefgang wie Körper mit gringere Dichte. Insbsunder cha doher s'wäniger dicht Iis uf em Wasser schwimme un verdrängt debi gnau s'Volume an Wasser, des die gliich Masse wie s'Iis het.

In Gase gilt entsprechends. Ä mit Helium gfüllts Luftschiff schwebt in de Luft, wil s'Helium bi glichem Druck un glicher Temperatur ä geringeri Dichti wie Luft het.

Die dichtist uf de Erde natürlich vorchummend Substanz isch Iridium mit etwa 22.650 kg/m³. Neutronesterne degege chänne ä Dichti vu etwa 10¹⁴ kg/m³ ha.

Tabellewerte

Tabellewerte zue de Dichti vu verschidene Stoffe sin in folgende Artikle zu finde:

• Liste vu de Dichti vu feste Stoffe
• Liste vu de Dichti vu Flüssigkaite
• Liste vu de Dichti vu gasförmige Stoff

Temperaturabhängigkait vu de Luftdichti

D'Wirkig vu de Temperatur bi Luft
${\displaystyle \vartheta }$ in °C	ρ in kg/m3	c in m/s	Z in N·s/m3
- 10	1,341	325,4	436,5
-   5	1,316	328,5	432,4
0	1,293	331,5	428,3
+  5	1,269	334,5	424,5
+ 10	1,247	337,5	420,7
+ 15	1,225	340,5	417,0
+ 20	1,204	343,4	413,5
+ 25	1,184	346,3	410,0
+ 30	1,164	349,2	406,6

D'Wirkig vu de Temperatur uf d' Luftdichti, d'Schallgschwindigkait un d' Schallkennimpedanz isch in folgender Tabelle dargstellt. De Luftdruck het uf d'Schallgschwindigkait kai Ifluss, au wenn sälli Fählagabe in vile Büecher z'finde isch.

Größe:

• ${\displaystyle \vartheta }$ (theta) = Temperatur in °C
• ρ (rho) = Ludtdichti oder Dichti vu de Luft in kg/m³
• c = Schallgschwindigkait in m/s
• Z = Schallkennimpedanz in N·s/m³

Messmethode

Vume Körper mit exakt bekannter Geometri cha d'Dichti middels Masse un berechnetem Volumen bestimmt werre.

Nooch em Prinzip vu Archimedes erfahrt ä Körper in de Umgäbig vu ere Flüssigkait gnau so vil Uftribschraft, wie die vu sinem Volumen verdrängt Flüssigkait an Gwichtschraft usüebe dät. Alli direkte Dichtimessverfahre beroie noch hüt uf sällem Prinzip un chänne au uf d'Dichtibestimmig vu Gase ibertrage werre. Bi bekannter Dichti vu de Flüssigkait, losst sich au s'Volume vum itauchte Festkörper un schließlich au si Dichti bestimme.

Bispil fer d'Bestimmig vu de Dichti vume Festkörper:

S'Gwicht vum Festkörper wird an Luft gmesse. Aigentlich müesst mer d'Messig im Vakuum durchfüehre, wil de Festkörper au in Luft ä gwisse Uftrib erfahrt. Mer erhaldet ${\displaystyle m_{\text{Luft}}}$. Aschließend wird de Festkörper in Wasser itaucht un gwoge. Er schint lichter z'si als an de Luft. Mer erhaldet ${\displaystyle m_{\text{Wasser}}}$. Nooch em Prinzip vu Archimedes isch d'Masse vum verdrängte Wasser ${\displaystyle m_{\text{Wasser}}=m_{\text{Luft}}-m_{\text{Wasser}}}$. S'Volume vum verdrängte Wasser ${\displaystyle V_{\text{Wasser}}}$ isch gliich em Volume vum Festkörper ${\displaystyle V_{\text{Festkörper}}}$. Es isch bekannt, dass ${\displaystyle \rho _{\text{Wasser}}}$ fer d'Dichti vum Wassers giltet. Dur Isetze un Umforme erhaldet mer folglich:

${\displaystyle {\frac {m_{\text{Luft}}-m_{\text{Wasser}}}{\rho _{\text{Wasser}}}}=V_{\text{Festkörper}}}$.

Im letzte Schritt erhaldet mer somit fer d'Dichti vum Festkörper:

${\displaystyle \rho _{\text{Festkörper}}={\frac {m_{\text{Luft}}}{\frac {m_{\text{Luft}}-m_{\text{Wasser}}}{\rho _{\text{Wasser}}}}}}$

Dichte vu Flüssigkaite werre mit eme Aräometer gmesse. Dichte vu Festkörper werre z. B. mit eme Pyknometer gmesse oder iber indirekti Bestimmigsverfahre, wie de Isotopemethode ermiddlet. De Biigeschwinger ermöglicht es mit Hilf vume mit Messflüssigkait gfüllte U-Rohr, d'Dichti vu flüssige Rainstoffe un binäre Mischige exakt z'ermiddle.

D'Dichti vu Holz cha mer mit eme Resistograph bestimme.

Bispile

Wasser

Wasser het ä sehr selteni Aigeschaft, indem es bi 3,98 °C die größt Dichti besitzt (Anomali vum Wasser). Es dähnt sich bi witerem Abchüehle us, die abnämmend Dichti bewirkt ä Volumenusdähnig. Dodur trätte Frostschäde bispilswiis bedingt dur d'Frostverwitterig uf. Bi zuegfrorene See befindet sich so au s'3,98 °C warm Wasser am Seebode, während chälters Wasser mit gringerer Dichti nooch obe stigt. Des verhinderet s'Zuefreere vu Gewässer bis uf de Grund un ermöglicht es erst de Läbewese in See und Meere au bi Oberflächetemperature under 0 °C z'iberläbe.

Atmosphäri

In de Atmosphäri stige erwärmti un dodemit wäniger dichti Luftschichte vum Bode uf (Konvektion). Si chüehle debi aber ab, wobi Wasserdampf kondenseere cha un sich dorufhi Wolke usbilde. Entsprechend sinke chüehleri Luftschichte wiider ab.

Abgeleitete Bezeichnungen

In Analogi werre au anderi Größe pro Ruumainhait als Dichte bezaichnet, zum Bispil d'Daillidichti, d'Ladigsdichti oder d'Wohrschinlichkaitsdichti.

Dailwiis wird de Begriff Dichti au fer Größe pro Flächeainhait verwendet (Stromdichti, Strahligsstromdichti, elektrischi un magnetischi Flussdichti).

Ä spezifischi Dichti isch API-Grade fer Raueel.

Witteri Analogie (näbe de scho gnennte):

• Darrdichti
• Fülldichti
• Chlopfdichti
• Längedichti
• Pressdichti
• Relativi Dichti
• Schüttdichti
• Sinterdichti
• Stopfdichti

Weblink

• Umrechnig vu Dichti-Ainhaite - au amerikanischi un englischi Größe
• Mineralieatlas - Dichti
• Versuech un Ufgabe zue de Dichti

Dä Artikel basiert uff ere fräie Übersetzig vum Artikel „Dichte“ vu de dütsche Wikipedia. E Liste vu de Autore un Versione isch do z finde.