Dichte

Gemmologische Akademie WIFI Linz
EK1
Dichte
Dichte ρ (rho).
Die Dichte ist eine abgeleitete physikalische Größe und wird mit dem griechischen Buchstaben
ρ (rho) bezeichnet.
Die Dichte (genauer: Massendichte) eines Körpers ist das Verhältnis seiner Masse zu
seinem Volumen.
Zerteilt man einen Körper, der gleichmäßig aus demselben Material zusammengesetzt ist,
dann erhält man Teile mit anderen Massen, anderer Form und anderer Größe. Aber das
Verhältnis der Masse M zum Volumen V, die Dichte
hat bei den Teilen denselben Wert wie bei dem ursprünglichen Körper. Die Dichte ist eine
für das Material des Körpers charakteristische, von seiner Form und Größe unabhängige
Eigenschaft.
Definition von Dichte:
Formel von Dichte:
Einheit:
Umrechnung 1 kg/m³ =
Dichte (ρ)= Masse (m) durch Volumen (V).
ρ = m / V
ρ = kg/m³
0.001 g/cm³
1000 g/m³
0.000001 kg/cm³
Kupfer hat eine Dichte von 8,95 g/cm³ oder 8950 kg/m³ oder 0.00895 kg/cm³
Experimentell wird die Dichte von Kristallen/Mineralien gerne mit dem Pykometer bestimmt.
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 hängt von Temperatur und Druck ab. So hat (flüssiges) Wasser bei 4 °C die
größte Dichte. Dadurch dehnt es sich beim weiteren Abkühlen aus (sinkende Dichte führt
zu Volumenausdehnung: V = m/ρ), was die Ursache von Frostschäden und Verwitterung
ist, wenn Wasser in Spalten eindringt und gefriert. Bei zugefrorenen Seen befindet sich so
auch das 4 °C warme Wasser am Seeboden, während kälteres Wasser mit geringerer
Dichte nach oben steigt. Dies ermöglicht den Lebewesen im See zu überleben.
EDELSTEINKUNDE 1
WIFI – LINZ
1

Gemmologische Akademie WIFI Linz
EK1
In der Atmosphäre steigen erwärmte Luftschichten vom Boden auf. Sie kühlen ab, wobei
Wasserdampf kondensieren kann und sich dann Wolken bilden. Entsprechend sinken kühlere
Luftschichten wieder ab. In Analogie werden auch andere Größen pro Raumeinheit als
Dichten bezeichnet, z.B. die Teilchendichte, die Ladungsdichte oder die Wahrscheinlichkeitsdichte.
In der Mineralogie wird die Dichte wegen der besseren Lesbarkeit in g/cm³ angegeben.
Typische Dichtewerte (Dichtewerte in g/cm³):
• metallische Minerale haben meist eine Dichte zwischen 8 und 22
• Erzminerale (Sulfide, Oxide) haben meist eine Dichte zwischen 4 und 8
• gesteinsbildende Minerale (Silikate) haben meist eine Dichte zwischen 2 und 4
Eine einfache Dichteprüfung, bei der keine Messwerte ermittelt werden können, ist die
Wuchtprobe.
Bei dieser Probe unterscheidet z.Bsp. man nach Gefühl:
a) Schwer ...........................Scheelit
b) Mittel...............................Quarz
c) Leicht..............................Opal
d) Sehr leicht ......................Bernstein
Mustersteine:
• Bernstein ........................1,08
• Opal................................1,25 – 2,22
• Quarz..............................2,66
• Topas .............................3,53 (+0,04)
• Baryt ...............................4,3 – 4,6
• Scheelit...........................6,12
EDELSTEINKUNDE 1
WIFI – LINZ
2

Gemmologische Akademie WIFI Linz
EK1
Die hydrostatische Waage:
Die Dichte eines Steines wird hauptsächlich mit der hydrostatische Waage ermittelt:
Das archimedische Prinzip (250 v Chr.) wird angewendet um das spezifische Gewicht
zu bestimmen. Es sagt aus, dass ein in einer Flüssigkeit untergetauchter Körper einen
Auftrieb hat, der gleich dem Gewicht der von ihm verdrängten Flüssigkeitsmenge ist.
Zuerst wird der Stein in der Luft gewogen, danach wird das Gewicht im Wasser
ermittelt. Mit Hilfe der folgenden Formel wird das spezifische Gewicht errechnet :
Gewicht in Luft
Gewicht in Luft – Gewicht in Wasser
= spezifisches Gewicht
Vorsicht: Bedingt durch die Oberflächenspannung des Wassers ist ein Messfehler von
0.01 ct anzunehmen. Dies verfälscht die Messresultate und hat gravierende
Auswirkungen vor allem für die kleinen Steine unter 1.00 ct. Messresultate für Steine
zwischen 1.00 ct - 3.00 ct sind mit Vorsicht zu wiegen.
EDELSTEINKUNDE 1
WIFI – LINZ
3