Dichtewerte

Dichtewerte sind numerische Größen, die angeben, wie viel Masse ein bestimmtes Volumen eines Stoffs enthält. Sie sind zentrale Materialeigenschaften in Physik, Chemie und Ingenieurwesen und hängen von der Phase, Temperatur und Druck ab. Die grundsätzliche Größe ist die Massendichte ρ, definiert als Masse m pro Volumen V (ρ = m/V). Das SI‑Einheit ist Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m^3); alternative Einheiten wie Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm^3) werden häufig verwendet, insbesondere bei Feststoffen.

Bei porösen Stoffen unterscheidet man die Bulk-Dichte ρ_bulk (einschließlich Poren) und die Teilchendichte ρ_particle oder ρ_s (ohne Poren, oft durch Pyknometrie bestimmt). Die Porosität ergibt sich als Verhältnis der Porenmasse zum Gesamtvolumen und beeinflusst die effektive Dichte eines Materials. Für Viele Anwendungen wird zusätzlich die relative Dichte (Dichteverhältnis zum Referenzmaterial) herangezogen.

Typische Messmethoden umfassen das Abwiegen von Objekten in bekanntem Volumen (z. B. Archimedisches Prinzip und Wasserverdrängung), Pyknometrie für Partikeldichte und Dichtemessgeräte für Flüssigkeiten. Bei Gasen erfordern Komprimierbarkeit und Leckagemanagement besondere Messansätze.

Die Dichte nimmt in der Regel mit steigender Temperatur ab, da Materialien sich ausdehnen. Bei Gasen hängt die Dichte außerdem stark vom Druck ab. Stoffspezifische Dichtewerte werden oft bei Standardbedingungen angegeben, wobei Temperatur- und Druckabhängigkeiten berücksichtigt werden.

Beispiele: Wasser hat bei 4 °C eine Dichte von etwa 1,00 g/cm^3; Stahl ca. 7,85 g/cm^3; Luft ca. 1,2 kg/m^3 bei Zimmertemperatur. Densitywerte finden breite Anwendung in Buoyancy-Berechnungen, Materialauswahl, Qualitätskontrolle und Geologie.