Substanzdichte

Substanzdichte, oft als Dichte einer Substanz bezeichnet, ist die Masse pro Volumen eines Stoffes. Sie wird durch das Symbol ρ (rho) angegeben und in Einheiten wie Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m^3) oder Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm^3) gemessen. Für feste und flüssige Substanzen hängt sie von Temperatur und Druck ab; bei Gasen ist sie besonders temperatur- und druckabhängig und kann näherungsweise mit dem idealen Gasgesetz beschrieben werden: ρ = pM/RT, wobei p der Druck, M die molare Masse und R die Gaskonstante ist.

Bei festen und flüssigen Substanzen ändert sich ρ mit der Temperatur durch thermische Ausdehnung. In vielen Berechnungen wird der Temperaturkoeffizient α herangezogen: ρ(T) ≈ ρ0 [1 − α (T − T0)]. Die relative Dichte (spezifische Dichte) ist das Verhältnis der Dichte zur Dichte von Wasser bei einer Referenztemperatur; sie ist dimensionslos.

Messung: Dichte wird durch Massen- und Volumenbestimmung bestimmt oder durch Methoden wie Archimedesprinzip (Schwimmversuch) oder Pyknometrie. In der Praxis unterscheidet man die intrinsische Dichte des Materials (ohne Porenhohlräume) von der Bulk- bzw. Feststoffdichte, die das Porengefüge einschließt.

Beispiele: Wasser hat bei 4 °C eine Dichte von etwa 1,00 g/cm^3; Eisen ca. 7,87 g/cm^3; Luft ca. 1,225 kg/m^3 bei Meereshöhe und ca. 15 °C. Anwendungen finden sich in Materialwissenschaft, Geologie, Bauwesen, Chemie, Umwelttechnik und Verfahrenstechnik, etwa zur Bestimmung von Mischungen, Porosität oder Trenneffizienz.

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