Inhalt
Die Dichte (D) ist eine Menge, die als Masse (m) pro Volumeneinheit (v) definiert ist: D = m ≤ v. Da diese drei Größen zusammenhängen, können Sie eine von ihnen finden, wenn Sie die anderen beiden kennen. Dies ist hilfreicher als es sich anhört, da die Dichte häufig eine bekannte Größe ist, nach der Sie suchen können, vorausgesetzt, Sie kennen die Zusammensetzung des Materials. Für feste Objekte ist die Berechnung einfach, für Flüssigkeiten, deren Dichte sich mit der Temperatur ändert, und für Gase, deren Dichte von Temperatur und Druck abhängt, wird es jedoch komplizierter.
Verwenden Sie konsistente Einheiten
Die Gleichung in Bezug auf Dichte, Masse und Volumen ist einfach und ermöglicht es Ihnen, die Dichte eines Materials zu berechnen, wenn Sie dessen Masse und Volumen messen. Der einzige Nachteil ist, 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, sind CGS (Zentimeter, Gramm, Sekunden), MKS (Meter, Kilogramm, Sekunden) und British Imperial. Die am häufigsten verwendeten Einheiten für Dichten in diesen drei Systemen sind:
Dichteberechnungen
Beispiel: Angenommen, Sie haben ein Becherglas mit einer mysteriösen wässrigen Lösung. Die Berechnung der Dichte und der Vergleich mit der von reinem Wasser kann dabei helfen, die Zusammensetzung zu bestimmen.
Sie berechnen das Volumen der Lösung, indem Sie die Abmessungen des Bechers und den Füllstand der Flüssigkeit messen und einen Wert von 355 ml ermitteln. Da ein Milliliter ein Kubikzentimeter ist, sollte die Masse in Gramm angegeben werden. Sie finden, dass es 372 g ist. Die Dichte beträgt dann 372 g × 355 ml = 1,05 g / ml. Das ist nur ein wenig dichter als reines Wasser (1 g / ml), also ist alles, was im Wasser gelöst ist, in einer geringen Konzentration.
Beispiel: Sie finden einen großen Felsen mit einer ungefähr kugelförmigen Form und möchten seine Zusammensetzung kennen. Das Ermitteln der Dichte kann Ihnen dabei helfen, dies festzustellen.
Berechnen Sie das Volumen des Gesteins, indem Sie seinen Durchmesser messen und durch 2 dividieren, um seinen Radius (r) zu ermitteln. Das Volumen einer Kugel beträgt 4 / 3πr3Wenn das Gestein einen Radius von 10 Zoll hat, beträgt sein Volumen 418,67 Kubikzoll. Umrechnung in Kubikfuß durch Multiplikation mit 0,00057. Das Ergebnis ist 0,239 Kubikfuß. Wenn das Gestein 40 Pfund wiegt, beträgt seine Dichte 40 lb / 0,239 ft3 = 167,36 lb / ft3. Dies kommt der Dichte von Granit sehr nahe, so dass es sich bei dem Gestein mit hoher Wahrscheinlichkeit um festen Granit handelt.
Dichtetabellen verwenden
Wenn Sie ein Objekt aus einem bekannten Material haben, können Sie dessen Dichte in einer Tabelle nachschlagen. Mit diesen Informationen können Sie das Volumen durch Wiegen berechnen. Wenn Sie das Volumen bereits kennen, können Sie die Masse berechnen. Sie müssen lediglich die Dichtegleichung neu anordnen, um den gewünschten Parameter in Bezug auf die beiden anderen auszudrücken.
Beispiel: Angenommen, Sie haben eine goldene Statue und möchten deren Volumen ermitteln.
D = m ÷ v, also v = m ≤ D
Sie finden, dass die Statue 2 kg wiegt. In einer Tabelle wird die Dichte von Gold mit etwa 19.300 kg / m angegeben3. Wenn Sie Zahlen eingeben, 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 Quecksilberdichte beträgt 13,6 g / ml, ein Volumen von 1 ml hat also eine Masse von 13,6 g.