Materialdichte

Materialdichte ist die physikalische Größe, die angibt, wie viel Masse ein Material pro Volumen besitzt. Sie wird oft mit dem Symbol ρ (rho) bezeichnet. Bei homogener Materie entspricht sie der wahren Dichte des Materials; die Bulk-Dichte berücksichtigt zusätzlich Porenräume und Luft in porösen Stoffen.

Die SI-Einheit ist kilogramm pro Kubikmeter (kg/m^3). Häufige Umrechnungen verwenden auch g/cm^3 (1 g/cm^3 = 1000 kg/m^3). Typische Werte: Wasser 1000 kg/m^3 bei 4 °C; Stahl ca. 7850 kg/m^3; Aluminium ca. 2700 kg/m^3; Beton rund 2300 kg/m^3; Luft ca. 1,2 kg/m^3 (bei Meereshöhe).

Berechnung und Messung: Die Dichte ρ lässt sich aus ρ = m/V ableiten. Die wahre Dichte kann durch Pyknometrie oder das Archimedesprinzip bestimmt werden; die Bulk-Dichte ergibt sich aus Masse und Volumen der Probe, wobei Porenvolumen mitberücksichtigt wird. Porosität φ reduziert die Bulk-Dichte nach ρ_bulk ≈ (1 − φ) ρ_true (je nach Porenform und Füllung).

Anwendungen: Die Dichte beeinflusst Festigkeit, Trägheit, Auftrieb, Wärmeausdehnung und die Materialwahl in Konstruktion, Leichtbau, Verpackung und Lagerung. Oft wird die spezifische Dichte verwendet, das Verhältnis zur Dichte von Wasser, um Materialien schneller zu vergleichen.