Materialdichten

Materialdichten, oftewel de dichtheid van materialen, is een fysische grootheid die de verhouding uitdrukt tussen de massa van een materiaal en zijn volume. De SI-eenheid is kilogram per kubieke meter (kg/m^3). Voor een homogeen blok geldt ρ = m/V, waarbij ρ de dichtheid is, m de massa en V het volume. Dichtheid is afhankelijk van temperatuur en druk en kan veranderen bij faseovergangen; bij poreuze materialen ligt de schijnbare dichtheid doorgaans lager dan de ware dichtheid door de aanwezigheid van holtes.

Er bestaan verschillende meetmethoden voor dichtheid. De Archimedes-methode bepaalt de schijnbare dichtheid door massa en drijfvermogen in een vloeistof te meten. Pycnometrie levert de ware dichtheid door het volume van de stof en de massa in theorie te koppelen aan een bekend volume. Geavanceerdere technieken zoals röntgendensitometrie en gaspycnometrie kunnen porositeit en dichtheid tegelijk bepalen. Porositeit wordt vaak uitgedrukt als epsilon = V_void / V_totaal, waarbij de ware dichtheid de massa deelt door het echte vold volume (zonder holtes) en de schijnbare dichtheid massa per totaal volume is.

Typische dichtheidsbereiken variëren sterk per soort materiaal. Metalen variëren van ongeveer 2700 kg/m^3 (aluminium) tot ruim 19 000 kg/m^3 (tandvorkige metalen zoals tungsten); staal ligt rond 7850 kg/m^3 en koper rond 8960 kg/m^3. Keramieken liggen meestal tussen 3000 en 6000 kg/m^3, polymeren tussen circa 900 en 1300 kg/m^3, en hout in de orde van 400–900 kg/m^3. Lucht bij standaardcondities heeft circa 1,2 kg/m^3. Composieten combineren vaak de dichtheden van hun componenten en de porositeit bepaalt de uiteindelijke waarde.

Dichtheid is een cruciale parameter bij ontwerp en materiaalkeuze, beïnvloedt gewicht, sterkte, kostenefficiëntie en buoyantie. Het wordt gebruikt bij berekeningen in bouw, transport, elektronica en medische toepassingen.