Die Dichte, Formelzeichen: ρ (griechisch: rho), ist eine physikalische Eigenschaft eines Materials. Sie ist das Verhältnis der Masse m eines Körpers zu seinem Volumen V:
in Worten:
Die Dichte sollte nicht mit dem spezifischen Gewicht verwechselt werden; diese ist zwar sehr ähnlich zur Dichte, unterscheidet sich aber in einem Punkt: Während bei der Dichte das Volumen im Verhältnis zur Masse steht, geschieht dies beim spezifischen Gewicht mit dem Volumen und der Gewichtskraft.
Die SI-Einheit der Dichte ist kg/m3. Oft sieht man die Dichte noch in g/cm3 oder in Gramm pro Liter oder Gramm pro dm3. Die vorgegebene richtige Einheit der Dichte in kg/m3 wird nur zögerlich angenommen. 1000 kg/m3 = 1 kg/dm3 = kg/l oder 1 g/cm3 = 1 g/ml. Zum Beispiel hat das Wasser als Bezugspunkt bei der Temperatur 3,98 °C die größte Dichte mit 1000 kg/m3 und das sind 1 g/cm3. 1 l ist definiert als das Volumen, das genau 1 kg Wasser bei seiner höchsten Dichte (bei 3,98°C 4°C) bei Normaldruck einnimmt. Die Abweichung von 1 dm³ ist so gering, dass man im Normalfall 1 l (Liter) und 1 dm3 als gleich ansehen kann.
Für Feststoffe wird üblicherweise die Dichte in g/cm³ bei 20 °C angegeben und für gasförmige Stoffe in g/Liter bei 0 °C und einem Luftdruck von 1013,25 hPa = 101325 Pa.
Körper in einer Flüssigkeit, die eine geringere Dichte als diese haben, steigen nach oben (sie schwimmen). Körper mit größerer Dichte sinken entsprechend nach unten. So schwimmt Eis auf Wasser. Es verdrängt dabei genau das Volumen an Wasser, das die gleiche Masse wie das Eis hat.
In Gasen gilt entsprechendes. Ein mit Helium gefülltes Luftschiff schwebt in der Luft, da das Helium bei gleichem Druck und gleicher Temperatur eine geringere Dichte als Luft hat.
Die Dichte aller Materialien hängt immer von der Temperatur ab und bei Gasen auch ein wenig vom Druck. Siehe unten die Tabelle über die Wirkung der Temperatur. Die Dichte von hygroskopischen Stoffen, wie z.B. Holz ist zudem von der Luftfeuchte abhängig, um die Messergebnisse vergleichen zu können gibt es ein sogenanntes Normalklima. Bei porösen Stoffen wird zudem zwischen der Rohdichte (Hohlräume inklusive) und der Reindichte (Volumen ohne Hohlräume) unterschieden.
Messmethoden
Dichten von Flüssigkeiten werden mit einem Aräometer gemessen. Dichten von Festkörpern werden z. B. mit einem Pyknometer gemessen oder über indirekte Bestimmungsverfahren, wie der Isotopenmethode ermittelt.
Die dichteste auf der Erde natürlich vorkommende Substanz ist Iridium mit etwa 22,65 kg/dm3, oder mit der richtigen SI Einheit der Dichte von 22.650 kg/m3.
Einige Dichten bei Normaldruck in der vorgeschriebenen SI-Einheit, sortiert nach ihrer Größe
| Stoff | Dichte in kg/m3 |
| Iridium | 22.650 |
| Osmium | 22.610 |
| Platin | 21.450 |
| Gold | 19.320 |
| Wolfram | 19.250 |
| Uran | 18.050 |
| Quecksilber | 13.595 |
| Rhodium | 12.400 |
| Palladium | 12.000 |
| Blei | 11.340 |
| Silber | 10.490 |
| Wismut | 9.800 |
| Kupfer | 8.950 |
| Nickel | 8.900 |
| Konstantan | 8.800 |
| Kadmium | 8.600 |
| Bronze | 8.000 |
| Eisen | 7.860 |
| Zinn | 7.280 |
| Zink | 7.130 |
| Chrom | 6.920 |
| Antimon | 6.700 |
| Titan | 4.500 |
| Kohlenstoff | 3.510 |
| Aluminium | 2.700 |
| Silizium | 2.330 |
| Schwefel | 2.070 |
| Phosphor | 1.823 |
| Beryllium | 1.800 |
| Magnesium | 1.733 |
| Meerwasser | 1.025 |
| Wasser (bei 3,98 °C) | 1.000,0 (1000 kg/m3 = 1 kg/l oder 1 g/cm3 = 1 g/ml) |
| Eis (bei 0 °C) |   917,0 (0,917 g/cm3) |
| Alkohol | 790 (0,790 g/ml) |
| Benzin | 680 |
| Kalium | 680 |
| Stoff | Dichte in kg/m3 |
| Xenon | 5,897 |
| Krypton | 3,479 |
| Chlor | 3,214 |
| Kohlendioxid | 1,977 |
| Sauerstoff | 1,429 |
| Argon | 1,784 |
| Luft bei 0 °C | 1,292 (0,001292 kg/l = 1,292 g/l) |
| Stickstoff | 1,25 |
| Kohlenmonoxid | 1,25 |
| Luft bei 20 °C | 1,204 (0,001204 kg/l = 1,204 g/l) |
| Neon | 0,840 |
| Helium | 0,17847 |
| Wasserstoff | 0,08988 |
Beispiel Wasser
Wasser hat eine sehr seltene Eigenschaft, indem es bei 3,98 °C die größte Dichte besitzt (Anomalie des Wassers). Es dehnt sich beim weiteren Abkühlen aus, die abnehmende Dichte bewirkt eine Volumenausdehnung. Hierdurch treten Frostschäden (Rohrbrüche) und Verwitterung (wenn Wasser in Gesteinsspalten eindringt und gefriert) auf. Bei zugefrorenen Seen befindet sich so auch das 3,98 °C warme Wasser am Seeboden, während kälteres Wasser mit geringerer Dichte nach oben steigt. Dies ermöglicht den Lebewesen im See zu überleben.
Beispiel Atmosphäre
In der Atmosphäre steigen erwärmte Luftschichten vom Boden auf. Sie kühlen dann ab, wobei Wasserdampf kondensieren kann und sich dann Wolken bilden. Entsprechend sinken kühlere Luftschichten wieder ab.
Abgeleitete Bezeichnungen
In Analogie werden auch andere Größen pro Raumeinheit als Dichten bezeichnet, z. B. die Teilchendichte, die Ladungsdichte oder die Wahrscheinlichkeitsdichte.
Wirkung der Temperatur auf die Dichte von Luft (Luftdichte)
Die Wirkung der Temperatur auf die Dichte der Luft (Luftdichte), die Schallgeschwindigkeit und die Schallkennimpedanz ist in folgender Tabelle dargestellt. Der Luftdruck hat auf die Schallgeschwindigkeit keinen Einfluss, auch wenn diese Fehlangabe in vielen Büchern zu finden ist.
°C = Temperatur
ρ (rho) Luftdichte oder Dichte der Luft in kg/m3
c = Schallgeschwindigkeit in m/s
Z = Schallkennimpedanz in N·s/m3<
| Die Wirkung der Temperatur | |||
| °C | c in m/s | ρ in kg/m3< | Z in N·s/m3< |
| - 10 | 325,4 | 1,341 | 436,5 |
| - 5 | 328,5 | 1,316 | 432,4 |
| 0 | 331,5 | 1,293 | 428,3 |
| + 5 | 334,5 | 1,269 | 424,5 |
| + 10 | 337,5 | 1,247 | 420,7 |
| + 15 | 340,5 | 1,225 | 417,0 |
| + 20 | 343,4 | 1,204 | 413,5 |
| + 25 | 346,3 | 1,184 | 410,0 |
| + 30 | 349,2 | 1,164 | 406,6 |