PartikelDichte

Partikeldichte bezeichnet die Anzahl der diskreten Teilchen pro Volumen in einem System. In der Physik und Chemie wird dafür oft das Symbol n verwendet; die SI-Einheit ist m^-3, gebräuchlich sind auch cm^-3 oder μm^-3. Partikeldichte ist grundlegend für Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe sowie für Suspensionen, Aerosole und Plasmen und gibt an, wie dicht Teilchen im Raum verteilt sind.

Zusammenhang mit der Masse: Die Massen- bzw. Massendichte ρ des Systems hängt von der Partikeldichte und dem durchschnittlichen Masse pro Teilchen ab: ρ = n ⟨m⟩. Bei Monodispersion gilt ρ = n m. Für Systeme mit Größenzusammenhang verteilten Teilchen verwendet man ρ = ∫ n(m) m dm. Der Volumenanteil φ, der von den Teilchen eingenommen wird, ist φ = n V_p, wobei V_p das Volumen eines einzelnen Teilchens ist. Für kugelförmige Teilchen mit Radius r ergibt sich φ = n (4/3) π r^3 (Monodispersität vorausgesetzt, keine Überlappung).

Beispiele und Beziehungen: In Gasen folgt aus dem idealen Gasgesetz n = P/(k_B T); damit hängt die Partikeldichte direkt von Druck und Temperatur ab. In Flüssigkeiten oder Festkörpern ergibt sich n aus der Zusammensetzung und Größe der Teilchen und kann stark variieren.

Messmethoden: Zählung durch Mikroskopie, Coulter-Zähler, Nanopartikel-Tracking, Durchflusszytometrie oder Bildanalyse aus Elektronenmikroskopie; je nach System werden auch optische oder spektroskopische Verfahren eingesetzt.

Anwendungen: Die Partikeldichte ist maßgeblich für Transport- und Reaktionsprozesse, Stabilität von Suspensionen, optische Eigenschaften in Kolloiden und für Technologien in der Materialwissenschaft, Aerosol- und Plasmaphysik sowie Halbleiterfertigung.