Schwer oder nur groß?
Ein Kilogramm Eisen und ein Kilogramm Watte sind gleich schwer — nur ganz verschieden groß. Wer Stoffe vergleichen will, muss gleich große Portionen vergleichen.
- Masse \(m\):wie schwer eine Stoffportion ist — mit der Waage gemessen, in g.
- Volumen \(V\):wie viel Raum sie einnimmt — in cm³, dabei gilt \(1\,\mathrm{cm^3}=1\,\mathrm{mL}\).
- Beobachtung:doppeltes Volumen desselben Stoffs → doppelte Masse.
- Folge:der Quotient \(m:V\) bleibt für einen Stoff immer gleich.
Stelle mit dem Regler das Volumen des Würfels ein und wechsle oben den Stoff. Beobachte die Waage und die Gerade im Diagramm.
Halte fest: Für jeden Stoff liegen alle Messpunkte auf einer Geraden durch den Ursprung — \(m:V\) ist konstant. Je steiler die Gerade, desto mehr Masse steckt in 1 cm³.
Die Dichte als Kennwert
Der gleichbleibende Quotient aus Masse und Volumen bekommt einen eigenen Namen: die Dichte.
- Bedeutung:Masse von 1 cm³ eines Stoffs.
- Zeichen:\(\rho\) (griechisch „rho“), Einheit \(\mathrm{\tfrac{g}{cm^3}}\); bei Gasen meist \(\mathrm{\tfrac{g}{L}}\).
- Beispiel:\(\rho(\text{Eisen})=7{,}9\,\mathrm{\tfrac{g}{cm^3}}\): 1 cm³ Eisen hat die Masse 7,9 g.
- Kennwert:hängt nur vom Stoff ab — nicht von Form oder Größe der Portion.
- Schwimmen:Stoffe mit \(\rho<1{,}0\,\mathrm{\tfrac{g}{cm^3}}\) schwimmen auf Wasser.
Dichte: \(\rho=\dfrac{m}{V}\)
Allgemeine Hinweise
Schwer heißt nicht dicht
Ein großer Holzbalken ist schwerer als ein Eisennagel. Trotzdem hat Eisen die viel größere Dichte — es kommt auf 1 cm³ an, nicht auf die ganze Portion.
Einheiten zusammenpassen
Masse in g und Volumen in cm³ einsetzen. Umrechnen: \(1\,\mathrm{mL}=1\,\mathrm{cm^3}\), \(1\,\mathrm{L}=1000\,\mathrm{cm^3}\), \(1\,\mathrm{kg}=1000\,\mathrm{g}\).
Temperatur beachten
Tabellenwerte gelten meist bei 20 °C. Beim Erwärmen dehnen sich Stoffe aus — die Dichte wird etwas kleiner, bei Gasen deutlich.