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Dichtebestimmung
Vergleicht man Würfel aus verschiedenem Material, die alle genau ein Kubikzentimeter Volumen beinhalten, stellt man fest, dass die Würfel unterschiedliche Massen haben. So ist der Kupfer-Würfel deutlich schwerer als der Würfel aus Aluminium. Der Holz-Würfel ist sogar so leicht, dass er auf dem Wasser schwimmt.
 
 
Würfel mit einem Kubikzentimeter aber unterschiedlichen Dichten
 
 
Ein Liter Wasser besitzt die Masse von einem Kilogramm, während ein Liter Ethanol nur etwa 789 Gramm wiegt. Der Alkohol besitzt demnach eine niedrigere Dichte als das Wasser. Die Dichte errechnet sich aus dem Quotienten der Masse eines Körpers und seinem Volumen: 

Dichte  =  Masse ÷ Volumen
ρ  =  kg ÷ m3

Das Kurzzeichen für die Dichte ist der griechische Buchstabe rho, ihre Einheit ist Kilogramm pro Kubikmeter oder Gramm pro Kubikzentimeter. Die Dichte ist wie die Masse eine ortsunabhängige Größe. Volumen sind von der Temperatur abhängig. Daher wird zu der Dichte stets die Temperatur angegeben. In den Tabellen beziehen sich die Dichteangaben in der Regel auf +20° Celsius. Durch Umstellen der Gleichung lässt sich jede der Größen berechnen.
   

Dichtebestimmung durch Wägung und Volumenbestimmung

Die einfachste Möglichkeit zur Dichtebestimmung im Labor ist die genaue Ermittlung der Masse und des Volumens eines Körpers und die nachfolgende Berechnung nach obiger Gleichung. Das Volumen von Gasen und Flüssigkeiten wird mit den gängigen Methoden zur Volumenbestimmung ermittelt. Bei Feststoffen kann das Volumen aufgrund der speziellen Form berechnet werden, beispielsweise bei Würfeln, Quadern oder Scheiben. Eine andere Möglichkeit stellt das Tauchen von Körpern in mit Wasser gefüllte Messzylinder dar. Die Zunahme des Flüssigkeitsspiegels zeigt das tatsächliche Volumen des Körpers an.

Dichtebestimmung mit der hydrostatischen Waage

Nach dem archimedischen Prinzip wird auf einen in eine Flüssigkeit eingetauchten Körper eine senkrecht nach oben gerichtete Kraft erzeugt. Diese Kraft nennt man Auftrieb. Die Größe des Auftriebs entspricht der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit. Außerdem verliert der Körper scheinbar so viel an Gewichtskraft wie das von ihm verdrängte Flüssigkeitsvolumen besitzt.


Hydrostatische Waage
 
Hydrostatische Waage
   
  
Zur Dichtemessung verwendet man die hydrostatische Waage. Die Masse eines Körpers wird zunächst an der Luft bestimmt und dann erfolgt eine erneute Wägung, in der die Gewichtskraft des ins Wasser eingetauchten Körpers bestimmt wird. Die Differenz aus den beiden Wägungen entspricht dem Auftrieb, der auf den Körper ausgeübt wird, und gleichzeitig der Gewichtskraft des verdrängten Wassers. Da die Dichte des Wassers 1,0 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt, lässt sich das Volumen des verdrängten Wassers und damit des Körpers bestimmen. Beispiel:  
   
Ein Metall-Stück wiegt an der Luft 100 Gramm und im Wasser der hydrostatischen Waage 80 Gramm. Der Körper verdrängt daher 20 Gramm Wasser, was 20 Kubikzentimeter Wasser entspricht. Das Volumen des Metall-Stückes beträgt also 20 Kubikzentimeter. Nun kann man leicht die Dichte des Metallstücks bestimmen.  
  
Die Mohr-Westphalsche Waage ist eine Waage, die die Dichte des Körpers nach dem Eintauchen in das Wasser direkt anzeigt. Hydrostatische Dichtebestimmungen gelingen nur mit Körpern, die eine höhere Dichte als Wasser besitzen.  
   
   
Dichtebestimmung mit einem Aräometer  
   
Aräometer werden auch "Spindeln" genannt. Sie bestimmen die Dichte nach der Schwebemethode: Setzt man das Aräometer in eine Flüssigkeit, so dass es schwimmt, kann die Dichte anhand der Eintauchtiefe an der Skala direkt abgelesen werden. Zur genauen Bestimmung der Dichte empfiehlt sich die Anschaffung eines ganzen Satzes Aräometer, die auf eine bestimmte Temperatur geeicht sind. Auf die beschriebene Art und Weise können auch die Dichte eines alkoholischen Getränks und damit der Alkoholgehalt bestimmt werden. Ein Alkoholometer ist ein speziell für Alkohole geeignetes Aräometer.  
     
 
Aräometer

Das Aräometer taucht in eine Flüssigkeit (links), Aräometer Satz (rechts)

   
Dichtebestimmung mit einem Pyknometer  
   
Pyknometer sind auf eine bestimmte Temperatur geeichte Behälter, in die sich luftblasenfrei ein sehr genaues Volumen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge einfüllen lässt. In der Regel sind sie auf 20° Celsius geeicht. Zunächst wiegt man das leere, völlig trockene Pyknometer auf einer Waage. Dann füllt man das Pyknometer bis zum Überlaufen mit der zu bestimmenden Flüssigkeit und stellt es in ein 20° Celsius warmes Wasserbad. Nach dem Ausgleichen der Temperatur setzt man den Stopfen auf und wischt die übergelaufene Flüssigkeit mit einem Tuch ab. Nun erfolgt eine erneute Wägung. Die Differenz der beiden Wägungen ergibt die Masse der Flüssigkeit, das Volumen lässt sich am Nenn-Inhalt des Pyknometers ablesen.  
    
  
Pyknometer

Pyknometer
 
 
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