Dichteunterschied

Dichteunterschied bezeichnet den Unterschied in der Masse pro Volumen zwischen zwei Substanzen oder Phasen. Er wird oft durch Δρ = ρ1 − ρ2 ausgedrückt und ist eine zentrale Größe in Physik, Chemie und Technik. Die Dichte einer Substanz hängt von Temperatur, Druck, Phasenzustand und chemischer Zusammensetzung ab; Veränderungen in diesen Größen verändern den Dichteunterschied zwischen zwei Stoffen oder Phasen.

Ursachen und Auswirkungen: Unterschiedliche Zusammensetzung, Temperatur oder Phasenzustand erzeugen verschiedene Dichten. Größere Dichteunterschiede führen zu stärkeren Auftriebskräften und zu Konvektion sowie zur Schichtung in Mischungen. Das Archimedische Gesetz beschreibt den Auftrieb: Ein Körper erfährt eine Auftriebskraft, die dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit entspricht. Ist die eigene Dichte kleiner als die des umgebenden Mediums, steigt oder treibt der Körper auf; ist sie größer, sinkt er.

Anwendungen und Beispiele: In Flüssigkeiten führt der Dichteunterschied oft zur Trennung, zum Beispiel Öl und Wasser. In der Atmosphäre und in Gewässern verursachen Temperatur- und Kompositionsgradienten Dichteunterschiede, die Strömungen und Schichtungen erzeugen. In der Technik werden Trennverfahren wie Sedimentation oder Zentrifugation genutzt, um Stoffe anhand ihrer Dichte zu separieren.

Messung und Größenordnung: Dichteunterschiede werden durch Messung der Dichten der beteiligten Substanzen bestimmt. Die Dichte wird üblicherweise in Kilogramm pro Kubikmeter angegeben. Typische Referenzwerte: Luft um 1,2 kg/m3; Wasser nahe 1000 kg/m3; Öle liegen teils deutlich darunter, teils darüber je nach Sorte.