Die Massendichte oder Dichte eines Materials werden als seine Masse pro Einheitsvolumen definiert. Das für die Dichte meistenteils verwendete Symbol ist ρ (der griechische Brief der unteren Umschaltung rho). In einigen Fällen (zum Beispiel, in der USA-Öl- und Gasindustrie), wird Dichte auch als sein Gewicht pro Einheitsvolumen definiert; obwohl diese Menge spezifisches Gewicht richtiger genannt wird. Verschiedene Materialien haben gewöhnlich verschiedene Dichten, so ist Dichte ein wichtiges Konzept bezüglich der Ausgelassenheit, der Reinheit und des Verpackens. Osmium und Iridium sind die dichtesten bekannten Metallelemente an Standardbedingungen für die Temperatur und den Druck, aber nicht die dichtesten Materialien.

Weniger dichte Flüssigkeiten schwimmen auf dichteren Flüssigkeiten, wenn sie sich nicht vermischen. Dieses Konzept kann mit etwas Sorge zu weniger dichten Festkörpern erweitert werden, die auf dichteren Flüssigkeiten schwimmen. Wenn die durchschnittliche Dichte (einschließlich Luft unter der Wasserlinie) eines Gegenstands weniger ist als Wasser (1000 Kg/M), wird es in Wasser schwimmen, und wenn es mehr ist als Wasser, wird es in Wasser sinken.

In einigen Fällen wird Dichte als das ohne Dimension spezifische Menge-Gewicht (SG) oder die Verhältnisdichte (RD) ausgedrückt, in welchem Fall es in Vielfachen der Dichte eines anderen Standardmaterials, gewöhnlich Wasser oder Luft/Benzin ausgedrückt wird. (Zum Beispiel, ein spezifisches Gewicht weniger als ein Mittel, die die Substanz in Wasser schwimmen lässt.)

Die Massendichte eines Materials ändert sich mit der Temperatur und dem Druck. (Die Abweichung ist für Festkörper und Flüssigkeiten normalerweise klein und für gasses viel größer.) Vermindert Erhöhung des Drucks auf einen Gegenstand das Volumen des Gegenstands, und vergrößern Sie deshalb seine Dichte. Die Erhöhung der Temperatur einer Substanz (mit einigen Ausnahmen) vermindert seine Dichte durch die Erhöhung des Volumens dieser Substanz. In den meisten Materialien, den Boden einer Flüssigkeit heizend, läuft auf Konvektion der Hitze vom Boden bis Spitze der Flüssigkeit wegen der Abnahme der Dichte der erhitzten Flüssigkeit hinaus. Das veranlasst es, sich hinsichtlich des dichteren unerhitzten Materials zu erheben.

Das Gegenstück der Dichte einer Substanz wird sein spezifisches Volumen, eine in der Thermodynamik allgemein verwendete Darstellung genannt. Dichte ist ein intensives Eigentum in dieser Erhöhung des Betrags einer Substanz vergrößert seine Dichte nicht; eher vergrößert es seine Masse.

Geschichte

In einem wohl bekannten, aber wahrscheinlich apokryphischem Märchen wurde Archimedes die Aufgabe der Bestimmung gegeben, ob der Goldschmied von König Hiero Gold während der Fertigung eines goldenen Kranzes veruntreute, der den Göttern gewidmet ist, und es durch einen anderen, preiswertere Legierung ersetzte. Archimedes hat gewusst, dass der Kranz in der unregelmäßigen Form in einen Würfel zerquetscht werden konnte, dessen Volumen leicht und im Vergleich zur Masse berechnet werden konnte; aber der König hat das nicht genehmigt. Verwirrt hat Archimedes ein sich entspannendes Immersionbad genommen und hat vom Anstieg des Wassers nach dem Eingehen darin beobachtet er konnte das Volumen des Goldkranzes durch die Versetzung des Wassers berechnen. Auf diese Entdeckung ist er von seinem Bad gesprungen und ist gegangen, nackt durch das Straßengeschrei, "Eureka laufend! Eureka!" (! Griechisch "Habe ich es" gefunden). Infolgedessen ist der Begriff "eureka" in allgemeinen Sprachgebrauch eingegangen und wird heute gebraucht, um einen Moment der Erläuterung anzuzeigen.

Die Geschichte ist zuerst in der schriftlichen Form in den Büchern von Vitruvius der Architektur zwei Jahrhunderte erschienen, nachdem es vermutlich stattgefunden hat. Einige Gelehrte haben die Genauigkeit dieses Märchens bezweifelt, unter anderem sagend, dass die Methode genaue Maße verlangt hätte, die schwierig gewesen wären, zurzeit zu machen.

Mathematisch wird Dichte als durch das Volumen geteilte Masse definiert:

:

wo die Dichte ist, die Masse ist, und das Volumen ist. Von dieser Gleichung muss Massendichte Einheiten einer Einheit der Masse pro Einheit des Volumens haben. Da es viele Einheiten der Masse und des Volumens gibt, das viele verschiedene Umfänge bedeckt, gibt es eine Vielzahl von Einheiten für die Massendichte im Gebrauch.

Die SI-Einheit des Kilogramms pro Kubikmeter und die cgs Einheit des Gramms pro Kubikzentimeter sind wahrscheinlich die allgemeinsten verwendeten Einheiten für die Dichte. (Der Kubikzentimeter kann einen Milliliter abwechselnd genannt werden, oder ein Cc) kommt demjenigen gleich. In der Industrie sind andere größere oder kleinere Einheiten der Masse und oder Volumen häufig praktischere und amerikanische übliche Einheiten kann verwendet werden. Sieh unten für eine Liste von einigen der allgemeinsten Einheiten der Dichte. Weiter kann Dichte in Bezug auf die Gewicht-Dichte (das Gewicht des Materials pro Einheitsvolumen) oder als ein Verhältnis der Dichte mit der Dichte eines allgemeinen Materials wie Luft oder Wasser ausgedrückt werden.

Maß der Dichte

Die Dichte an jedem Punkt eines homogenen Gegenstands kommt seiner durch sein Gesamtvolumen geteilten Gesamtmasse gleich. Die Masse wird normalerweise mit einer passenden Skala oder Gleichgewicht gemessen; das Volumen kann direkt (von der Geometrie des Gegenstands) oder durch die Versetzung einer Flüssigkeit gemessen werden. Für die Dichte einer Flüssigkeit oder eines Benzins zu bestimmen, können ein Hydrometer oder dasymeter beziehungsweise verwendet werden. Ähnlich hydrostatischer wiegender Gebrauch die Versetzung von Wasser wegen eines untergetauchten Gegenstands, die Dichte des Gegenstands zu bestimmen.

Wenn der Körper nicht homogen ist, dann ist die Dichte eine Funktion der Position. In diesem Fall wird die Dichte um jede gegebene Position durch das Rechnen der Dichte eines kleinen Volumens um diese Position bestimmt. In der Grenze eines unendlich kleinen Volumens wird die Dichte eines Inhomogeneous-Gegenstands an einem Punkt: =, wo ein elementares Volumen an der Position ist. Die Masse des Körpers kann dann als ausgedrückt werden

:

m = \int_V \rho (\mathbf {r}) \, dV.

</Mathematik>

Die Dichte des granulierten Materials kann zweideutig sein, je nachdem genau, wie sein Volumen definiert wird, und kann das Verwirrung im Maß verursachen. Ein allgemeines Beispiel ist Sand: Wenn es in einen Behälter freundlich gegossen wird, wird die Dichte niedrig sein; wenn derselbe Sand dann zusammengepresst wird, wird er weniger Volumen besetzen und folglich eine größere Dichte ausstellen. Das ist, weil Sand, wie alle Puder und granulierte Festkörper, viel Luftraum zwischen individuellen Körnern enthält. Die Dichte des Materials einschließlich der Lufträume ist die Hauptteil-Dichte, die sich bedeutsam von der Dichte eines individuellen Kornes von Sand ohne eingeschlossene Luft unterscheidet.

Änderungen der Dichte

Im Allgemeinen kann Dichte durch das Ändern entweder des Drucks oder der Temperatur geändert werden. Die Erhöhung des Drucks vergrößert immer die Dichte eines Materials. Die Erhöhung der Temperatur vermindert allgemein die Dichte, aber es gibt bemerkenswerte Ausnahmen zu dieser Generalisation. Zum Beispiel, die Dichte von Wasserzunahmen zwischen seinem Schmelzpunkt an 0 °C und 4 °C; ähnliches Verhalten wird in Silikon bei niedrigen Temperaturen beobachtet.

Die Wirkung des Drucks und der Temperatur auf den Dichten von Flüssigkeiten und Festkörpern ist klein. Die Verdichtbarkeit für einen typischen flüssigen oder festes ist 10 Bar (1 bar=0.1 MPa), und ein typischer thermischer expansivity ist 10 K. Das übersetzt grob ins Brauchen ungefähr zehntausendmal atmosphärischen Drucks, um das Volumen einer Substanz um ein Prozent zu reduzieren. (Obwohl der erforderliche Druck für sandigen Boden und einige Töne ungefähr eintausendmal kleiner sein kann.) Eine Ein-Prozent-Vergrößerung des Volumens verlangt normalerweise eine Temperaturzunahme auf der Ordnung von Tausenden von Grad Celsius.

Im Gegensatz wird die Dichte von Benzin durch den Druck stark betroffen. Die Dichte eines idealen Benzins ist

:

\rho = \frac {Abgeordneter} {RT}, \,

</Mathematik>

wo die Mahlzahn-Masse ist, der Druck ist, die universale Gaskonstante ist, und die absolute Temperatur ist. Das bedeutet, dass die Dichte eines idealen Benzins durch die Verdoppelung des Drucks, oder durch das Halbieren der absoluten Temperatur verdoppelt werden kann.

Dichte von Wasser (an 1 atm)

Dichte von Luft (an 1 atm)

Dichte von Lösungen

Die Dichte einer Lösung ist die Summe der Masse (massic) Konzentrationen der Bestandteile dieser Lösung.

Masse (massic) Konzentration eines gegebenen Bestandteils ρ in einer Lösung kann teilweise Dichte dieses Bestandteils genannt werden.

:

Ausgedrückt als eine Funktion der Dichten von reinen Bestandteilen der Mischung und ihrer Volumen-Teilnahme liest es:

:

Dichten von verschiedenen Materialien

Dichte des zerlegbaren Materials

In den Vereinigten Staaten beschreibt ASTM Spezifizierung D792-00 die Schritte, die Dichte eines zerlegbaren Materials zu berechnen.

:

\rho = \frac {W_a} {W_a + W_w - W_b} \left (\rho_ {Wasser} \right) \,

</Mathematik>

wo:

: ist die Dichte des zerlegbaren Materials, in g/cm

und

: ist das Gewicht des Musters, wenn gehängt, in der Luft

: ist das Gewicht der teilweise versunkenen Leitung, die das Muster hält

: ist das Gewicht des Musters, wenn versenkt, völlig in destilliertem Wasser zusammen mit der teilweise versunkenen Leitung, die das Muster hält

: ist die Dichte in g/cm des destillierten Wassers bei der Prüfung der Temperatur (zum Beispiel 0.9975 g/cm an 23 °C)

Andere allgemeine Einheiten

Die SI-Einheit für die Dichte ist:

• Kilogramme pro Kubikmeter (Kg/M ³)

Liter und Metertonnen sind nicht ein Teil des SI, aber sind für den Gebrauch damit annehmbar, zu den folgenden Einheiten führend:

• Kilogramme pro Liter (kg/L)
• Gramme pro Milliliter (g/mL)
• Metertonnen pro Kubikmeter (t/m ³)

Dichten mit den folgenden metrischen Einheiten haben alle genau denselben numerischen Wert, der des Werts in (Kg/M ³) tausendst ist. Flüssiges Wasser hat eine Dichte von ungefähr 1 kg/dm ³, einige dieser SI-Einheiten numerisch günstig machend, um als die meisten Festkörper zu verwenden, und Flüssigkeiten haben Dichten zwischen 0.1 und 20 kg/dm ³.

• Kilogramme pro kubischen decimetre (kg/dm ³)
• Gramme pro Kubikzentimeter (g/cc, gm/cc oder g/cm ³)
• Megagramme pro Kubikmeter (Mg/M ³)

In amerikanischen üblichen Einheiten kann Dichte festgesetzt werden in:

• Lebendgewicht-Unzen pro Kubikzoll (oz/cu in)
• Lebendgewicht-Pfunde pro Kubikzoll (lb/cu in)
• Pfunde pro Kubikfuß (lb/cu ft)
• Pfunde pro Kubikhof (lb/cu yd)
• Pfunde pro amerikanische flüssige Gallone (Pfd./Mädchen)
• Pfunde pro amerikanischen Scheffel (lb/bu)
• Nacktschnecken pro Kubikfuß.

Im Prinzip gibt es vom obengenannten verschiedene Reichseinheiten, weil sich die Reichsgallone und der Scheffel von den amerikanischen Einheiten unterscheiden, aber in der Praxis werden sie, obwohl gefunden, in älteren Dokumenten nicht mehr verwendet. Die Dichte von Edelmetallen konnte denkbar auf Unzen von Troy und Pfunden, einer möglichen Ursache der Verwirrung basieren.

Siehe auch

• Liste von Elementen durch die Dichte
• Anklage-Dichte
• Ausgelassenheit
• Hauptteil-Dichte
• Dord
• Energiedichte
• Leichter als Luft
• Zahl-Dichte
• Dichte von Orthobaric
• Spezifisches Gewicht
• Gewürz (Meereskunde)
• Standardtemperatur und Druck
• Größenordnungen (Dichte)
• Dichte-Vorhersage durch die Methode von Girolami

Links

• Video: Dichte-Experiment mit Öl und Alkohol
• Video: Dichte-Experiment mit Whisky und Wasser
• Glasdichte-Berechnung - die Berechnung der Dichte des Glases bei der Raumtemperatur und des Glases schmilzt an 1000 - 1400°C
• Liste von Elementen des Periodensystems - sortiert durch die Dichte
• Berechnung von durchtränkten flüssigen Dichten für einige Bestandteile
• Felddichte-Test
• Online-Rechenmaschine für Dichten und teilweise Mahlzahn-Volumina von wässrigen Lösungen einiger allgemeiner Elektrolyte und ihrer Mischungen, bei Temperaturen bis zu 323.15 K.
• Wasser - Dichte und spezifisches Gewicht
• Temperaturabhängigkeit der Dichte von Wasser - Konvertierungen von Dichte-Einheiten
• Eine köstliche Dichte experimentiert
• Wasserdichte-Rechenmaschine-Wasserdichte für einen gegebenen Salzgehalt und Temperatur.
• Flüssige Dichte-Rechenmaschine Wählt eine Flüssigkeit von der Liste Aus und berechnet Dichte als eine Funktion der Temperatur.
• Gasdichte-Rechenmaschine Berechnet Dichte eines Benzins für als eine Funktion der Temperatur und des Drucks.
• Dichten von verschiedenen Materialien.