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Die Dichte, das Gewicht eines Objekts geteilt durch sein Volumen, ist eine Eigenschaft aller Materie, einschließlich Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase. Der Wert der Dichte eines Objekts hängt davon ab, woraus es besteht, sowie von seiner Temperatur. Bleigewichte sind beispielsweise dichter als Federn, und kalte Luft ist dichter als heiße Luft. Weil Wissenschaftler es so häufig verwenden, hat die Dichte ein eigenes mathematisches Symbol, den griechischen Buchstaben Rho, der einem Kleinbuchstaben p ähnelt.
Eigenes Eigentum
Die Dichte ist eine intrinsische Eigenschaft jeder Substanz, dh die Dichte aller Eisenobjekte ist gleich, unabhängig von ihrer Größe oder Form. Auf diese Weise kann ein unbekanntes Material identifiziert werden, indem seine Dichte bestimmt und anschließend mit einer Liste bekannter Substanzen und deren Dichten verglichen wird.
Eureka Moment
Der griechische Philosoph Archimedes hatte die schwierige Aufgabe, herauszufinden, ob der Goldschmied von König Hiero Gold stahl und es durch ein billigeres Metall in einem wertvollen Objekt zu ersetzen. Archimedes erkannte, dass er beim Baden das Volumen des verdächtigen Objekts anhand der Menge des verdrängten Wassers bestimmen konnte. Dann, indem er das Gewicht durch das Volumen dividierte und die resultierende Dichte mit der von Gold verglich, konnte er feststellen, ob das Objekt Gold oder ein billigerer Ersatz war. Der Legende nach begeisterte der Gedanke Archimedes so sehr, dass er durch die Stadt lief und „Eureka!“ Rief, ein griechisches Wort mit der Bedeutung „Ich habe es gefunden“.
Dichteänderungen
Durch Ändern des Drucks oder der Temperatur eines Objekts wird im Allgemeinen dessen Dichte geändert. Wenn die Temperatur abnimmt, verlangsamt sich die Bewegung der Moleküle in einer Substanz; Wenn sie langsamer werden, benötigen sie weniger Platz, wodurch sich die Dichte erhöht. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Temperatur normalerweise zu einer Verringerung der Dichte. Es gibt Ausnahmen von der Temperaturregel: Wasser dehnt sich beispielsweise beim Gefrieren leicht aus, sodass Eis weniger dicht ist als flüssiges Wasser. Eis schwimmt auf dem Wasser, weil die Eisdichte geringer ist.
Schweben und Sinken
Die relative Dichte bestimmt, ob ein Objekt in einer Flüssigkeit schwimmt. Beispielsweise schwimmt ein Ast auf einem Fluss, wenn das Holz weniger dicht als Wasser ist. Andererseits sinkt eine Eisenkanone ins Wasser, weil ihre Dichte größer ist als die von Wasser. Beachten Sie, dass die gesamte Dichte eines Objekts beim Schweben und Sinken eine wichtige Rolle spielt. Beispielsweise schwimmt ein Eisenschiff in einem Ozean, da Eisen zwar dichter als Wasser ist, der größte Teil des Schiffsinneren jedoch mit Luft gefüllt ist, wodurch sich die Schiffsdichte insgesamt verringert. Wenn das Schiff ein massiver Eisenblock wäre, würde es wie ein Stein sinken.
Funktion
Dichtemessungen werden verwendet, wenn Gewicht und Gewichtsverteilung wichtig sind. Dies kann den Bau von Schiffen, Gebäuden, Flugzeugen und anderen Transportmitteln einschließen. Dichtemessungen sind auch nützlich, um zu bestimmen, wie viel Kraft erforderlich ist, um eine Flüssigkeit durch Rohrleitungen oder Schläuche zu bewegen.