Dichte
Dichte
Die Dichte eines Körpers ist das Verhältnis seiner Masse zu seinem Volumen.
Alltagsbeobachtung
Wie ihr sicherlich schon aufmerksam festgestellt habt, ist Styropor (ein Material, was beispielsweise benutzt wird um Gegenstände beim Verpacken vor Schäden zu schützen) sehr leicht. Gegenstände die teilweise aus Eisen sind wie zum Beispiel ein Hammer, sind schwerer. Natürlich ist es nun falsch zu sagen, dass Styropor leichter ist als Eisen. Denn 1 kg Styropor wiegt schließlich genauso viel, wie 1 kg Eis. Wie erklärt man sich nun, warum ein Würfel (z.B. ein Spielwürfel) aus Eisen schwerer ist als beispielsweise einer aus Holz, obwohl sie gleich groß sind? Das liegt an der unterschiedlichen Dichte der Stoffe Eisen und Wasser!
Anderer Stoff, andere Dichte
Schauen wir uns die drei Würfel in der Abbildung (Bild 01) an. Wir haben einen Würfel aus Styropor, einen aus Wasser und einen Würfel aus Eisen. Natürlich benötigt man für einen Würfel Wasser einen Behälter, wie beispielsweise ein eckiges Glas. Stellen wir uns vor, dass Glas wäre unsichtbar und wiegt nichts. Stellt man nun diese Würfel auf eine Waage, so erhalten wir folgende Meßwerte:
Gegenstand |
Styropor |
Wasser |
Eisen |
Gewicht in kg[1] |
0.017 kg |
1 kg |
7.85 kg |
Obwohl alle Gegenstände den gleichen Raum einnehmen, also das gleiche Volumen haben, so sind sie dennoch unterschiedlich schwer. Damit nun alle Stoffe gleich viel wiegen (also die gleiche Masse haben), sagen wir genau 1 kg, so brauchen wir mehr von dem Styropor und eine kleinere Menge von dem Eisen. In Abbildung (Bild 02) seht ihr, wie viel man von den Stoffen braucht, damit alle genau ein Kilogramm wiegen.
Styropor hat also eine geringere Dichte als Wasser, da man mehr Styropor braucht um die gleiche Masse von einem Kilogramm Wasser zu erhalten. Eisen hingegen hat eine höhere Dichte als Wasser, da man eine kleinere Menge Eisen als Wasser braucht, um die gleiche Masse zu erhalten.
Nehmt zum Beispiel einen trockenen Tafelschwamm. Wenn ihr ihn zusammenpresst, wird er zwar nicht schwerer, aber sein Volumen wird kleiner. Der Schwamm hat nun ein höhere Dichte als im Normalzustand, weil ihr ihn zusammendrückt. Ihr „verdichtet“ somit den Schwamm.
Gut zu wissen...
Das ist übrigens auch der Grund dafür, warum ein Gegenstand aus Eisen im Wasser versinkt und einer aus Styropor auf dem Wasser schwimmt. Styropor hat eine geringere Dichte als Wasser, und Eisen eine höhere Dichte. Die Stoffe, die eine geringere Dichte als Wasser haben, werden darauf schwimmen. Wobei alle Stoffe die eine höhere Dichte als Wasser haben, werden darin versinken.
Nun schwimmen doch aber auch große, schwere Öltanker aus Eisen auf dem Wasser. Um das zu verstehen, muss man wissen, was Auftrieb ist.
Aufgabe[2]
Ihr benötigt:
- Aquarium oder große Schale (z.B. Tupperdose) - Leitungswasser - gleich große Filmdosen mit unterschiedlichen Füllungen z.B. Watte, Sand, Reis, Styropor, Holzspäne... - Waage, z.B. eine Küchenwaage
Das Aquarium oder die Schale wird mit Wasser gefüllt. Nun taucht ihr die gefüllten Filmdosen ins Wasser ein und beobachtet, was passiert. Anschließend trocknet ihr die Dosen ab und wiegt sie.
Was habt ihr beobachtet? Wie könnt ihr euch das erklären?