Dichte

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Die Dichte ρ berechnet sich aus der Masse m und dem Volumen V wie folgt:

\rho = \frac{\text{m}}{\text{V}}ρ=mV\rho = \frac{\text{m}}{\text{V}}

Größen zur Bestimmung der Dichte

  • Masse mmm
  • Volumen VVV

Verwendung

Prinzipiell gilt: Ist die Dichte eines Körpers kleiner als die Dichte seiner Umgebung, so steigt dieser im Vergleich zu der Umgebung auf. Ist sie größer, sinkt dieser ab.

Meist wird die Dichte ρ benötigt, um zu entscheiden, ob ein Körper in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, schwimmt.

Wasser hat eine Dichte von ρ = 1,00 g/cm³. Ein Körper mit ρ < 1,00 g/cm³** **schwimmt** in Wasser bzw. steigt auf. Ein Körper mit **ρ > 1,00 g/cm³ geht unter, bzw. sinkt.

Dichte bestimmter Stoffe

\text{Physikalischer Stoff}Physikalischer Stoff\text{Physikalischer Stoff}
\text{Dichte in } \frac{ \text{g}}{\text{cm}^3}Dichte in gcm3\text{Dichte in } \frac{ \text{g}}{\text{cm}^3}

Wasser

1,01,01,0

Gold

19,319,319,3

Quecksilber

13,513,513,5

Papier

0,80,80,8

Granit

2,72,72,7
  • Papier schwimmt also aufgrund der geringeren Dichte in Wasser.
  • Granit geht aufgrund der höheren Dichte in Wasser unter, schwimmt jedoch beispielsweise in Quecksilber. Denn die Dichte von Granit ist kleiner als die Dichte von Quecksilber.

Angabe der Dichte

Für die Dichte ρ wird normalerweise eine der folgenden Einheiten verwendet:

1 \space\frac{ \text{g}}{\text{ cm}^3} = 1000 \space \frac{ \text{kg}}{\text{ dm}^3}1g cm3=1000kg dm31 \space\frac{ \text{g}}{\text{ cm}^3} = 1000 \space \frac{ \text{kg}}{\text{ dm}^3}

Beispiele

Dichtebestimmung

Berechne die Dichte des Körpers mit folgenden Eigenschaften. Versuche anschließend das Material des Körpers herauszufinden.

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

\text{m} = 540 \text{ g} \\ \text{V} = 200\text{ cm}^3 m=540 gV=200 cm3\text{m} = 540 \text{ g} \\ \text{V} = 200\text{ cm}^3

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

\rho= \: ?ρ=?\rho= \: ?

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

\rho = \frac{\text{m}}{\text{V}}ρ=mV\rho = \frac{\text{m}}{\text{V}}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}Lo¨sungsweg\underline{\textbf{Lösungsweg}}

\rho = \ \frac{ 540\text{ g}}{200\text{ cm}^3}ρ=540 g200 cm3\rho = \ \frac{ 540\text{ g}}{200\text{ cm}^3}\rho = 2,7 \space \frac{ \text{g}}{\text{ cm}^3}ρ=2,7g cm3\rho = 2,7 \space \frac{ \text{g}}{\text{ cm}^3}

Ein Blick in die obige Tabelle zeigt, dass der Körper aus Granit besteht.

Dichtenvergleich

Zwei Gase befinden sich in einem abgeschlossenen Raum. Gas 1 hat ein Volumen von 2 m³ und eine Masse von 4000 kg. Gas 2 hat ein Volumen von 4 m³ und eine Masse von 2000 kg. Welches Gas wird sich in dem abgeschlossenen Raum über dem anderen befinden?

Lösung:

Ein Gas lagert sich über einem anderen Gas an, wenn es eine geringere Dichte hat. Deshalb musst du die Dichte der beiden Gase bestimmen.

Dichte Gas 1:

\rho = \frac{4000\text{ kg}}{2\text{ m}^3} = 2000\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}ρ=4000 kg2 m3=2000kg m3\rho = \frac{4000\text{ kg}}{2\text{ m}^3} = 2000\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}

Dichte Gas 2:

\rho = \frac{2000\text{ kg}}{4\text{ m}^3} = 500\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}ρ=2000 kg4 m3=500kg m3\rho = \frac{2000\text{ kg}}{4\text{ m}^3} = 500\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}

Gas 2 hat eine deutlich geringere Dichte als Gas 1. Somit wird Gas 2 verglichen mit Gas 1 aufsteigen und wird sich folglich über ihm befinden.

Rechne um:

5,54~\frac{\text{g}}{\text{ cm}^3} = \space ?\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}5,54g cm3=?kg m35,54~\frac{\text{g}}{\text{ cm}^3} = \space ?\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}

Lösung

5,54 \space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3} \cdot 1000 = 5540\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}5,54g cm31000=5540kg m35,54 \space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3} \cdot 1000 = 5540\space \frac{\text{kg}}{\text{ m}^3}

Rechne aus:

Ein Körper hat eine Dichte von 2,9 g/cm³ und ein Volumen von 4 dm³. Welche Masse hat dieser Körper?

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

ρ = 2,9 \space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3} ρ=2,9g cm3ρ = 2,9 \space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3}

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

\text{m}= \: ?m=?\text{m}= \: ?

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

\rho = \frac{\text{m}}{\text{V}}ρ=mV\rho = \frac{\text{m}}{\text{V}}

Umgestellt nach m ergibt sich:

\text{m} = \rho \cdot \text{V}m=ρV\text{m} = \rho \cdot \text{V}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}Lo¨sungsweg\underline{\textbf{Lösungsweg}}

\text{m} = 2,9\space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3}\cdot 4\text{ dm}^3 = 2,9\space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3}\cdot 4000\text{ cm}^3 = 11,6 \text{ kg}m=2,9g cm34 dm3=2,9g cm34000 cm3=11,6 kg\text{m} = 2,9\space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3}\cdot 4\text{ dm}^3 = 2,9\space \frac{\text{g}}{\text{ cm}^3}\cdot 4000\text{ cm}^3 = 11,6 \text{ kg}
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