Was ist der Zusammenhang zwischen spezifischem Gewicht und Dichte?

Spezifisches Gewicht und Dichte hängen insofern zusammen, als das spezifische Gewicht ein Verhältnis ist, das auf einer in der Wissenschaft verwendeten Standarddichte basiert, mit Wasser als Basisdichte für Flüssigkeiten und Feststoffe und Luft oder Wasserstoffgas als Basisdichte für Gase. Dichte ist die durchschnittliche Kompaktheit einer Substanz, die normalerweise in Pfund pro Kubikfuß (lbs/ft3) oder Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3) gemessen wird. Die Division der Dichte eines bekannten Stoffes durch die Referenzdichte von Wasser bestimmt sein spezifisches Gewicht.

Ein Beispiel für den Zusammenhang zwischen spezifischem Gewicht und Dichte bei Festkörpern lässt sich anhand der Qualität eines Elements wie Gold demonstrieren. Reines Gold hat ein spezifisches Gewicht von 19.33 und eine feste Dichte bei einer Raumtemperatur von 68° Fahrenheit (20° Celsius) von 19.30 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3). Der Grund, warum diese Zahlen so ähnlich erscheinen, liegt am Bezugspunkt von Wasser bei der Berechnung des spezifischen Gewichts, wobei die Dichte von Wasser bei Raumtemperatur sehr nahe bei 1 g/cm3 liegt. Tatsächlich beträgt die Dichte von Wasser 0.99823 g/cm3, was bei Feststoffen zu leicht unterschiedlichen Zahlen für das spezifische Gewicht und die Dichte führt. Wenn man das spezifische Gewicht von Gold genauer als das Verhältnis der Dichte von Gold zur Dichte von Wasser ausdrückt, wäre das 19.30 g/cm3 geteilt durch 0.99823 g/cm3, was einem Verhältnis von 19.33/1 entspricht.

Ausdrücke von spezifischem Gewicht und Dichte bei Flüssigkeiten beinhalten das Pascalsche Gesetz, das besagt, dass der Druck in einem begrenzten, inkompressiblen Flüssigkeitsvolumen überall gleich ist. Druckbetrachtungen werden auch für die Dichte von Gasen unter Verwendung des idealen Gasgesetzes berücksichtigt, um Annäherungen an den Zustand eines Gases basierend auf Druck, Volumen und Temperatur zu erhalten. Bei allen Berechnungen des spezifischen Gewichts sollte die Referenzdichte der Luft eine Atmosphäre von 14.7 lb/in2 (101.3 kPa) betragen.

Einer der offensichtlichsten Werte der Berechnungen des spezifischen Gewichts und der Dichte ist, dass das Verhältnis sofort anzeigt, ob ein Material im Wasser sinkt oder schwimmt. Jedes spezifische Gewicht über eins ist dichter als Wasser, aber Aluminium hat ein spezifisches Gewicht von nur 2.7 bei Raumtemperatur im Vergleich zu schwereren Metallen wie Gold. Potentiell gefährliche Gase, die in der Industrie verwendet werden, wie Silan, das sich an der Luft selbst entzündet, haben ein spezifisches Gewicht von 1.11. Das Wissen, dass es nur geringfügig schwerer als Luft ist, hilft bei der Konstruktion von Feuerlöschsystemen.

Kommerziell haben Tabellen für spezifisches Gewicht und Dichte für verschiedene Chemikalien ein breites Anwendungsspektrum. In der Gemmologie wird das spezifische Gewicht eines Probenedels, auch als relative Dichte bezeichnet, mit einer hochwertigen Referenz verglichen, um seinen Wert zu bestimmen. Solche Werte werden auch verwendet, um die Dicke der Eierschale zu bestimmen, um zu sehen, ob Eier stark genug sind, um durch das Lebensmittelvermarktungssystem zu verarbeiten, um die Druckfestigkeit von Böden in der Bauindustrie zu bestimmen und in der Ölindustrie den Energiegehalt von Erdöl zu bestimmen.