Das spezifische Gewicht ist ein grundlegendes Konzept der Wissenschaft, das es uns ermöglicht, die physikalischen und chemischen Eigenschaften verschiedener Substanzen zu verstehen. Diese Messung ist in Bereichen von Chemie und Geologie bis hin zur Lebensmittelindustrie und dem Maschinenbau unerlässlich.
In diesem Artikel erklären wir im Detail, was das spezifische Gewicht ist, wie es berechnet wird, welche praktischen Anwendungen es gibt und welche Bedeutung es im Alltag hat.
Was ist das spezifische Gewicht?
Das spezifische Gewicht, oft als GE oder SG abgekürzt, ist ein Maß, das die Dichte einer Substanz mit der Dichte von Wasser bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck vergleicht.
Mit anderen Worten: Das spezifische Gewicht sagt uns, wie viel dichter oder weniger dicht ein Material im Vergleich zu Wasser ist.
Definition der Dichte
Die Dichte bezieht sich auf die Massemenge, die in einem bestimmten Volumen enthalten ist. Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird die Dichte in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) oder Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) ausgedrückt.
Die Dichte von Wasser beträgt bei normaler Temperatur und normalem Druck etwa 1 g/cm³.
Formel für das spezifische Gewicht
Die Formel zur Berechnung des spezifischen Gewichts lautet:
Wo:
-
GE steht für das spezifische Gewicht.
-
ρ s ist die Dichte der Substanz.
-
ρ H2O ist die Dichte von Wasser bei gleicher Temperatur und gleichem Druck.
Berechnungsbeispiel
Wenn beispielsweise die Dichte eines Stoffes 2 g/cm³ beträgt und er sich unter den gleichen Bedingungen befindet wie Wasser (1 g/cm³), dann beträgt das spezifische Gewicht dieses Stoffes 2.
Einheiten
Es ist wichtig zu beachten, dass das spezifische Gewicht ein Verhältnis ist und daher keine Einheiten hat. Bei der Division heben sich die Einheiten der Dichte (kg/m³) auf und es bleibt der dimensionslose Wert des spezifischen Gewichts übrig.
Tabelle mit Beispielwerten
Hier ist eine Tabelle mit verschiedenen Substanzen, darunter Öl, Honig und Substanzen im Zusammenhang mit der Kernenergie, mit ihren Dichten, spezifischen Gewichten und Beschreibungen. Sie sind vom höchsten zum niedrigsten spezifischen Gewicht geordnet:
|
Substanz |
Dichte (kg/m³) |
Spezifisches Gewicht |
Beschreibung |
|
19050 |
19.05 |
Ein dichtes metallisches Element, das in Kernreaktoren verwendet wird. |
|
|
19816 |
19.82 |
Ein radioaktives Element, das bei der Herstellung von Atomwaffen und Kernenergie verwendet wird. |
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|
Führen |
11340 |
11.34 |
Ein Schwermetall, das häufig in der Industrie und im Strahlenschutz eingesetzt wird. |
|
Quecksilber |
13546 |
13.546 |
Ein bei Raumtemperatur flüssiges, giftiges Metall, das zur Druckmessung verwendet wird. |
|
Eis |
917 |
0,917 |
Der feste Zustand von Wasser, weniger dicht als flüssiges Wasser. |
|
1000 |
1 |
Der Standard für das spezifische Gewicht mit einer Dichte von 1000 kg/m³. |
|
|
880 |
0,88 |
Ein Schmieröl, das in Verbrennungsmotoren verwendet wird. |
|
|
Benzin |
720 |
0,72 |
Ein flüssiger Kraftstoff, der in Automobilen und Verbrennungsmotoren verwendet wird. |
|
1360 |
1,36 |
Eine von Bienen produzierte viskose Flüssigkeit, die als Süßungsmittel und beim Kochen verwendet wird. |
Uran und Plutonium haben ein sehr hohes spezifisches Gewicht, da es sich um Elemente mit einem hohen Atomgewicht handelt. Diese Eigenschaft macht sie zu instabilen Atomen, die sich ideal für die Herstellung von Brennstoffen für Kernkraftwerke eignen.
Andererseits haben Stoffe wie Motoröl und Benzin eine geringere Dichte und werden als Schmiermittel und Kraftstoffe in Motoren verwendet. Honig wiederum ist aufgrund seines hohen Gehalts an Zucker und anderen Bestandteilen dichter als Wasser.
Wie wird das spezifische Gewicht berechnet?
Die Berechnung des spezifischen Gewichts ist ein relativ einfacher Vorgang. Zunächst müssen Sie die Dichte des betreffenden Stoffes und die Dichte von Wasser bei gleicher Temperatur und gleichem Druck bestimmen. Teilen Sie dann die Dichte der Substanz durch die Dichte des Wassers.
Schauen wir uns ein praktisches Beispiel an
Angenommen, Sie haben eine Probe eines Minerals und möchten dessen spezifisches Gewicht berechnen. Messen Sie zunächst seine Masse in Gramm und sein Volumen in Kubikzentimetern. Teilen Sie dann die Masse durch das Volumen, um die Dichte in g/cm³ zu erhalten.
Teilen Sie schließlich diese Dichte durch die Dichte von Wasser unter den gleichen Bedingungen, um das spezifische Gewicht des Minerals zu erhalten.
Wissenschaftliche und industrielle Anwendungen
Das spezifische Gewicht hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen:
- Geologie : In der Geologie wird das spezifische Gewicht zur Charakterisierung und Klassifizierung von Mineralien und Gesteinen verwendet. Jedes Mineral hat aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung und Kristallstruktur ein einzigartiges spezifisches Gewicht. Diese Messung ist für die Identifizierung von Mineralien in geologischen Studien und bei der Prospektion von Mineralvorkommen unerlässlich.
- Lebensmittelindustrie : In der Lebensmittelindustrie wird diese Beziehung verwendet, um die Konzentration von Zucker, Salzgehalt, Alkohol und anderen Bestandteilen in Lösungen zu bestimmen. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Weinen und Bieren das spezifische Gewicht zur Steuerung der Gärung und zur Schätzung des Alkoholgehalts verwendet.
- Ingenieurwesen : Im Ingenieurwesen ist es von entscheidender Bedeutung für den Bau schwimmender Strukturen wie Boote und Bojen. Es hilft bei der Berechnung des Auftriebs und stellt sicher, dass Objekte in einer bestimmten Flüssigkeit schwimmen.
- Medizin : In der Medizin wird das spezifische Gewicht des Urins als Indikator für die Konzentration gelöster Stoffe und die Flüssigkeitszufuhr des Körpers verwendet. Es ist ein wichtiges Instrument zur Diagnose von Erkrankungen und zur Überwachung der Gesundheit von Patienten.
- Chemische Industrie : In der chemischen Industrie wird es bei der Formulierung und Qualität chemischer Produkte wie Säuren, Basen und Lösungsmittel verwendet. Hilft sicherzustellen, dass Lösungen in der richtigen Konzentration zubereitet werden.