Dichte von Stoffen

Die Dichte gibt an, welche Masse ein Kubikzentimeter Volumen eines Stoffes hat.

Für die Einheiten gilt:

$\begin{array}{l}1\frac{g}{c{m}^3}=1\frac{kg}{d{m}^3}=1000\frac{kg}{m^3}\\ 1\frac{kg}{m^3}=\mathrm{0,001}\frac{kg}{d{m}^3}=\mathrm{0,001}\frac{g}{c{m}^3}\end{array}$

Die Dichte von Gasen wird häufig in Gramm je Liter (g/l) angegeben.
Es gilt:

$1\frac{g}{l}=1\frac{kg}{m^3}$

Bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck hat jeder Stoff eine bestimmte Dichte. Mit der Temperatur verändert sich bei den meisten Stoffen mit dem Volumen auch die Dichte. Bei Gasen ist die Dichte stark druckabhängig. Die Angaben zu Dichten beziehen sich deshalb immer auf bestimmte Temperaturen (0 °C, 20 °C, 25 °C) und den Normdruck (1013,25 mbar bzw. 101,325 kPa).

Messen der Dichte

Die Dichte von Flüssigkeiten kann mithilfe von Dichtemessern (Aräometern) gemessen werden. Dabei wird genutzt, dass zwischen der Dichte einer Flüssigkeit und der Auftriebskraft in ihr ein proportionaler Zusammenhang besteht. Ebenfalls ein proportionaler Zusammenhang besteht zwischen der Auftriebskraft und dem eingetauchten Volumen.
Für eine bestimmte Flüssigkeit gilt somit: Je größer die Eintauchtiefe des Aräometers ist, desto kleiner ist die Dichte der Flüssigkeit. Die Dichte kann an der Skala des Aräometers direkt abgelesen werden.

Die Dichte von Feststoffen lässt sich aus Masse und Volumen des Stoffs errechnen. Das Volumen eines (nicht porösen) Feststoffs kann man z. B. bestimmen, indem man eine abgewogene Menge der Substanz in einem graduierten Gefäß (Messzylinder) mit einem ausreichenden bekannten Volumen  einer Flüssigkeit, in der er sich nicht löst, bedeckt. Das Volumen des Feststoffs ergibt sich nun als Differenz von abgelesenem Volumen und Flüssigkeitsvolumen.

Dichte von einigen Feststoffen und Flüssigkeiten bei 20 °C und Litergewichte von Gasen bei 0 °C und 101,3 kPa:

Gase:

• Wasserstoff: 0,089
• Stickstoff: 1,250
• Luft: 1,293
• Sauerstoff: 1,429
• Kohlenstoffdioxid: 1,977

Flüssigkeiten:

• Ethanol: 0,791
• Benzen: 0,870
• Wasser: 0,998
• Salzsäure (37 %): 1,184
• Schwefelsäure (96 %): 1,836
• Quecksilber: 13,546

Feststoffe:

• Eis (0 °C): 0,917
• Natrium: 0,971
• Magnesium: 1,740
• Natriumchlorid: 2,165
• Aluminium: 2,700
• Eisen: 7,870
• Kupfer: 8,940
• Gold: 19,320

Berechnen der Dichte

Die Dichte kann berechnet werden mit der Gleichung:

$\begin{array}{l}\rho =\frac{m}{V}\\ m\text{ Masse des Körpers}\\ V\text{ Volumen des Körpers}\end{array}$

Besteht ein Körper aus einem Stoff (Reinstoff), so ist die berechnete Dichte gleich der Dichte dieses Stoffes. Die Dichte kennzeichnet eindeutig den Stoff, aus dem der Körper besteht. Man kann also von der Dichte auf den Stoff schließen.
Besteht ein Körper aus verschiedenen Stoffen (Stoffgemischen), so ist die berechnete Dichte die Dichte des Stoffgemisches, also eine mittlerer Dichte.