Dichte Wasser einfach erklärtim Videozur Stelle im Video springen Show
(00:12) Die Dichte eines Stoffes kannst du allgemein über den Quotienten der Masse eines Körpers und seinem Volumen berechnen. Dabei hängt die Dichte des Wassers von verschiedenen Faktoren ab, wie der Temperatur und dem Druck. Außerdem beeinflussen auch die im Wasser gelösten Stoffe die Wasserdichte.Dichte Wasser Einheitim Videozur Stelle im Video springen (00:46) Die Dichte von verschiedenen Stoffen, also auch insbesondere die Dichte von Wasser, kann man in verschiedenen Einheiten angeben. Die Dichte des Wassers ist das Verhältnis der Masse zum Volumen . Sie wird meistens in der Einheit angegeben, kann jedoch auch einfach in andere Einheiten umgerechnet werden. Die Masse ist durch die Einheit Kilogramm (kg) oder Tonne (t) gegeben. Du kannst sie einfach ineinander umrechnenFür die Volumeneinheit wird bei Wasser üblicherweise Liter (l) oder Kubikmeter (m ) verwendet. Wobei man diese Einheiten auch in die Einheiten Kubikdezimeter (dm), Kubikzentimeter (cm) oder Milliliter (ml) umformen kannfwaDichte Wasser Temperaturim Videozur Stelle im Video springen (00:40) Wie schon erwähnt, ist die Dichte von Wasser temperaturabhängig. In der folgenden Tabelle ist gezeigt, wie die Dichte von reinem Wasser, gemessen in , bei einem Druck von temperaturabhängig variiert:
Der Druck hat auf die Wasserdichte nur einen geringen Einfluss. Bei der Erhöhung des Drucks um ein Bar, erhöht sich Dichte von Wasser ungefähr nur um . Da Wasser auch häufig mit Luft in Kontakt ist, wird die Luft im Wasser gelöst. Diese hat jedoch nur einen sehr geringen Einfluss auf die Wasserdichte.Dichte WasserdampfUm die Dichte von Wasserdampf zu berechnen, kannst du das ideale Gasgesetz verwenden. Hierbei ist das Volumen in m, die Stoffmenge des Gases in Mol, die absolute Temperatur in Kelvin und der Druck in Pascal. Außerdem ist die universelleGaskonstante , welche gegeben ist durch . Des Weiteren kann die absolute Temperatur berechnet werden durchund die Stoffmenge mit der Beziehung Hierbei repräsentiert das Molekulargewicht von Wasser. Setzt man diese Formeln in die Gasgleichung ein und formt um, so erhält man für die Dichte folgende FormelMit dieser Formel kann die Dichte von Wasser relativ genau bestimmt werden, da sich reale Gase annähernd wie ideale Gase verhalten. In der folgenden Tabelle ist die Dichte von Wasserdampf für verschiedene Temperaturen und Drücke aufgelistet. Die Dichte wurde dabei unter Verwendung des idealen Gasgesetzes berechnet:
Dichteanomalie des Wassersim Videozur Stelle im Video springen (01:10) Bei den meisten Stoffen nimmt die Dichte mit steigender Temperatur ab. Beim Übergang von einem festen zu einem flüssigen Aggregatszustand gibt es häufig nochmal eine sprunghafte Abnahme der Dichte. Wasser verhält sich jedoch anders als die meisten Stoffe. Denn sonst würde Eis, also Wasser im festen Aggregatszustand, in Wasser untergehen. Dies ist jedoch erfahrungsgemäß nicht der Fall. Möchtest du mehr über die Aggregatszustände von Wasser wissen, dann schau unser Video Phasendiagramm Wasser dazu an. Der Grund weshalb Eis auf Wasser schwimmt liegt darin, dass die Dichte des Wassers beim Abkühlen zunimmt und bei 4C ihr Maximum erreicht. Danach nimmt die Dichte wieder ab und nimmt beim Übergang vom flüssigen zum festen Aggregatszustand sogar nocheinmal sprunghaft ab. Somit hat Eis eine geringere Dichte als Wasser. Dieses Verhalten des Wassers kann wie folgt erklärt werden. Die Dichte nimmt beim Erhitzen zuerst ab, da sich die Moleküle immer schneller bewegen und deshalb mehr Platz benötigen. Normalerweise wird dann beim Übergang vom festen zum flüssigen Aggregatszustand die Kristallstruktur, die im Allgemeinen dichter angeordnet ist, aufgelöst und die Dichte nimmt deshalb weiter ab. Bei Eis sind die Moleküle jedoch aufgrund der starken elektrostatischen Kräfte zwischen den Wasserstoff– und Sauerstoffatomen nicht platzsparend angeordnet, sodass Eis eine geringere Dichte hat als Wasser. Somit nimmt die Dichte von Eis beim Schmelzen zu. Im Kristallgitter von Eis befinden sich die Wasserstoffatome relativ nah an den Sauerstoffatomen, aber relativ weit weg von anderen Wasserstoffatomen. Eine solche Anordnung entspricht keiner Dichten Packung von Molekülen. Halten wir fest: lässt man Wasser Abkühlen, so hat es bei 4C die höchste Dichte, danach nimmt die Bewegung der Moleküle weiter ab, was eigentlich zu einer Verringerung der Dichte führen müsste. Diesem Effekt wirkt jedoch die oben beschriebene Bildung der Kristallstruktur entgegen, sodass die Dichte von Wasser, im Gegensatz zu anderen Stoffen, beim „Gefrieren“ abnimmt. Messung Dichte eines Stoffesim Videozur Stelle im Video springen (03:32) In diesem Abschnitt wollen wir darauf eingehen, wie man die Dichte einer bestimmten flüssigen Substanz experimentell bestimmen kann. Hierfür benötigt man lediglich eine Waage und ein Gefäß mit einem bestimmten Volumen . Als erstes markiert man das Gefäß an einer bestimmen Stelle, die später als „Eichstrich“ dient. Anschließend muss man das Gefäß, das Wasser und die zu messende Flüssigkeit auf die gleiche Temperatur bringen. Nun füllt man das Gefäß zuerst mit Wasser und dann mit der zu messenden Flüssigkeit bis zum Eichstrich und wiegt jeweils das gefüllte Gefäß. Subtrahiert man nun das Gewicht des Gefäßes so erhält man das Gewicht des Wassers (W) und das Gewicht der messenden Flüssigkeit (Fl). Daraufhin kann man einfach die Dichte der Flüssigkeit berechnen mitBetrachten wir einmal folgendes Beispiel bei einer Temperatur von 20 C. Das Gefäß wiegt 500g, die Flasche mit Wasser 838g und die Flasche mit der Flüssigkeit 778g. Dann erhält man für das Gewicht des Wassersund für das Gewicht der Flüssigkeit Da man die Dichte des Wassers aus der Tabelle ablesen kann, ergibt sich mit obiger Formel die Dichte der Flüssigkeit zu direkt ins Video springen Messung Dichte eines StoffesBeliebte Inhalte aus dem Bereich Physikalische ChemieWas wiegt mehr Wasser oder Eis?Physikalisch betrachtet, hat Eis also eine geringere Dichte, ist leichter als flüssiges Wasser. Und schwimmt folglich oben.
Hat Eis mehr Masse als Wasser?Das Besondere an Wasser ist, dass es bei 4 ° Celsius seine größte Dichte besitzt und nur wenig Raum einnimmt. Wenn es zu festem Eis gefriert dehnt es sich aus und vergrößert sein Volumen. Gleichzeitig nimmt seine Dichte ab. Darum ist Eis bei gleichem Volumen leichter als Wasser.
Was für eine Dichte hat Eis?Die Dichte von hexagonalem, gewöhnlichem Eis ist mit 0,918 g/cm³ (reines, luftfreies Eis-Ih bei 0 °C) geringer als die von flüssigem Wasser, was auch Dichteanomalie des Wassers genannt wird. Auf Grund dessen schwimmt Eis auf der Wasseroberfläche und bildet dort Eisdecken, Eisschollen und Eisberge.
Was wäre wenn Eis schwerer als Wasser wäre?Ein Glücksfall für die Erde. Denn wäre Eis schwerer als Wasser, würde an der Oberfläche von Gewässern entstehendes Eis auf den Grund sinken und dort immer mächtigere Eispackungen bilden. Bis die Erde eine riesige Eiskugel wäre.
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