Das Relative Dichte ist die dimensionslose Beziehung, die zwischen der Dichte eines Stoffes und einem Referenzsubstanz besteht, bei dem es sich im Allgemeinen um Wasser mit 4 ° C (39,2 ° F) für Flüssigkeiten und Feststoffe handelt, während für Gase trockene Luft verwendet wird.
In einigen Texten wird es auch genannt spezifisches Gewicht (wörtliche Übersetzung von spezifisches Gewicht auf Englisch), aber es ist das gleiche Konzept. Beide Dichten müssen sich im selben Einheitensystem befinden und wurden unter denselben Druck- und Temperaturbedingungen gemessen.
Die relative Dichte wird mathematisch wie folgt berechnet:
Relative Dichte = Dichte des Materials / Dichte des Wassers
Obwohl die Dichte eines Stoffes von den Druck- und Temperaturbedingungen abhängt, unter denen er gemessen wird, insbesondere bei Gasen, ist die relative Dichte ein sehr nützliches Konzept, um verschiedene Materialien schnell zu charakterisieren.
Dies wird schnell erkannt, da die Dichte des Wassers ungefähr 1 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt: 1 g / cm³ oder 1000 kg / m3, bei atmosphärischem Druck und in einem guten Temperaturbereich (von 0 bis 15ºC).
Wenn man die relative Dichte einer Substanz angibt, ist sofort bekannt, wie leicht oder schwer sie in Bezug auf Wasser, die universelle Substanz, ist.
Darüber hinaus ist die relative Dichte ein leicht zu merkender Wert, da sie mit kleinen und leicht zu handhabenden Zahlen gemessen wird, wie im nächsten Abschnitt zu sehen sein wird, in dem die Werte der relativen Dichte für einige bekannte Substanzen angegeben sind erwähnt..
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Die relative Dichte von Wasser beträgt offensichtlich 1, da es sich, wie eingangs erwähnt, um den Referenzstandard für Flüssigkeiten und Feststoffe handelt. Flüssigkeiten wie Kaffee, Milch oder alkoholfreie Getränke haben eine relative Dichte, die der von Wasser sehr nahe kommt.
Für Öle gibt es keinen einzigen relativen Dichtewert, der für alle gilt, da er von ihrer Herkunft, Zusammensetzung und Verarbeitung abhängt. Die meisten relativen Dichten für Öle liegen im Bereich von 0,7 bis 0,95.
Gase sind viel leichter, daher wird in vielen Anwendungen die Dichte der Luft als Referenz herangezogen, so dass die relative Dichte angibt, wie leicht oder schwer ein Gas im Vergleich zu Luft ist. Im Vergleich zu Wasser beträgt die relative Luftdichte 0,0013.
Schauen wir uns einige relative Dichtewerte für bekannte Substanzen und Materialien an.
- Menschlicher Körper: 1,07.
- Quecksilber: 13.6.
- Glycerin: 1,26.
- Benzin: 0,68.
- Meerwasser: 1.025.
- Stahl: 7.8.
- Holz: 0,5.
- Eis: 0,92.
Der relative Dichtewert gibt sofort Auskunft darüber, ob ein Stoff oder ein Material im Wasser schwimmt oder sinkt..
In Anbetracht dessen liegt eine Ölschicht auf einer Wasserschicht, da fast alle Öle eine geringere relative Dichte als diese Flüssigkeit haben. Ein Holzwürfel in Wasser kann einen Teil außerhalb haben, genau wie Eis.
Die absolute Dichte ist der Quotient zwischen der Masse eines Stoffes und dem Volumen, das er einnimmt. Da das Volumen wiederum von der Temperatur (beim Erhitzen der meisten Substanzen) und dem Druck abhängt, hängt die Dichte wiederum von diesen beiden Größen ab. Mathematisch haben wir:
Wobei ρ die Dichte ist, deren Einheiten im internationalen System Kg / m sind3, m ist die Masse und V. ist die Lautstärke.
Aufgrund der Beziehung des Volumens zu Temperatur und Druck werden die in den Tabellen angegebenen absoluten Dichtewerte normalerweise bei atmosphärischem Druck und in bestimmten Temperaturbereichen angegeben.
Unter normalen Bedingungen für Gase: 1 Atmosphäre Druck und 0 ° C Temperatur wird die Luftdichte auf 1.293 kg / m eingestellt3.
Trotz der Tatsache, dass sein Wert diese Schwankungen erfährt, ist es eine sehr geeignete Größe, um das Verhalten von Substanzen zu bestimmen, insbesondere in Medien, die als kontinuierlich angesehen werden..
Der Unterschied zur relativen Dichte besteht darin, dass die absolute Dichte Abmessungen hat. In diesem Fall hängen ihre Werte vom ausgewählten Einheitensystem ab. Auf diese Weise beträgt die Dichte von Wasser bei einer Temperatur von 4 ° C:
ρWasser = 1 g / cm3 = 1000 kg / m3 = 1,94 Schnecke / Fuß3
Finden Sie das Volumen von 16 Gramm Öl mit einem spezifischen Gewicht von 0,8.
Zuerst finden wir die absolute Dichte ρÖl des Öls. Bezeichnet als sG seine relative Dichte ist:
ρÖl = 0,8 x Wasserdichte
Für die Wasserdichte wird der im vorherigen Abschnitt angegebene Wert verwendet. Wenn die relative Dichte bekannt ist, wird die absolute Dichte sofort wiederhergestellt, indem dieser Wert mit der Dichte des Wassers multipliziert wird. A) Ja:
Materialdichte = Relative Dichte x Wasserdichte (unter normalen Bedingungen).
Daher für das Öl in diesem Beispiel:
ρÖl = 0,8 · 1 g / cm3= 0,8 g / cm3
Da Dichte der Quotient zwischen Masse ist m und Volumen V wird dies wie folgt sein:
V = m / ρ = 16 g / 0,8 g / cm3= 20 cm3
Ein Gestein hat ein spezifisches Gewicht von 2,32 und ein Volumen von 1,42 x 10 -4 m3. Finden Sie das Gewicht des Gesteins in Einheiten des Internationalen Systems und im technischen System.
Der Wert der Dichte des Wassers wird als 1000 kg / m verwendet3::
ρFelsen = 2,32 · 1000 kg / m3= 2,32 x 103 Kg / m3
Masse m des Felsens ist in Kilogramm:
m = rFelsen . V = 2,32 · 103 Kg / m3. 1,42 x 10 -4 m3 = 0,33 kg.
Das Gewicht in Einheiten des technischen Systems beträgt 0,33 Kilogramm Kraft. Wenn es im internationalen System bevorzugt wird, ist die Einheit Newton, für die die Masse mit dem Wert von g, der Erdbeschleunigung, multipliziert wird.
P = m. g = 0,33 kg, 9,8 m / szwei = 3,23 N..
Ein Pyknometer ist ein Behälter, mit dem die relative Dichte einer Substanz bei einer bestimmten Temperatur bestimmt werden kann.
Um die Dichte einer unbekannten Flüssigkeit im Labor zu bestimmen, wurde dieses Verfahren befolgt:
- Das leere Pyknometer wurde gewogen und der Messwert betrug 26,038 g
- Dann wurde das Pyknometer bei 20ºC (Wasserdichte 0,99823 g / cm³) mit Wasser gefüllt und gewogen, wobei ein Wert von 35,966 g erhalten wurde.
- Schließlich wurde das mit der unbekannten Flüssigkeit gefüllte Pyknometer gewogen und der erhaltene Messwert betrug 37.791 g..
Es wird gebeten, einen Ausdruck abzuleiten, um die Dichte der Flüssigkeit zu berechnen und ihn mit den erhaltenen Daten anzuwenden.
Die Masse sowohl des Wassers als auch der Flüssigkeit wird durch Subtrahieren des vollständigen Pyknometerwerts vom leeren Pyknometer bestimmt:
Masse H2O = 35.966 g - 26.038 g = 9.928 g; Masse Flüssigkeit = 37.791 g - 26.038 g = 11.753 g
Schließlich wird es in dem abgeleiteten Ausdruck ersetzt:
ρFlüssigkeit = (11.753 g / 9.928 g). 0,99823 g / cm³ = 1,182 g / cm³.
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