Dichte von Wasser
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Lerntext zum Thema Dichte von Wasser
Dichte von Wasser – einfach erklärt
Wasser begegnet dir täglich – beim Trinken, Duschen oder Schwimmen. Aber warum schwimmt Eis auf Wasser? Und warum ist Wasser bei $4~^\circ\text{C}$ am „schwersten“? Diese Fragen hängen mit der Dichte von Wasser zusammen – einer wichtigen physikalischen Größe, die beschreibt, wie „kompakt“ Materie ist.
Was ist die Dichte von Wasser?
$$ \rho = \dfrac{m}{V} $$
Dabei gilt:
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Masse | $m$ | z. B. $\pu{g}$ oder $\pu{kg}$ |
| Volumen | $V$ | z. B. $\pu{cm^3}$ oder $\pu{m^3}$ |
| Dichte | $\rho$ | $\pu{\dfrac{g}{cm^3}}$ oder $\pu{\dfrac{kg}{m^3}}$ |
Im Alltag wird die Dichte von Wasser meist in der Einheit $\pu{g/cm^3}$ angegeben.
Wasser Dichte in g/cm³
Die Dichte von Wasser hängt von der Temperatur ab. Bei etwa $4~^\circ\text{C}$ ist sie am größten und beträgt:
$$ \rho_\text{Wasser} = 0{,}9999~\pu{\dfrac{g}{cm^3}} \approx 1000 ~\pu{\dfrac{kg}{m^3}} $$
Das bedeutet: $1~\text{Liter Wasser}$ (also $1000~\text{cm}^3$) wiegt in etwa $1~\text{kg}$.
Ein Würfel mit der Kantenlänge $1~\text{cm}$, der vollständig aus Wasser besteht, hat eine Masse von etwa $1~\text{g}$.
Temperaturabhängigkeit der Dichte von Wasser
Die Dichte verändert sich mit der Temperatur. Bei niedrigen Temperaturen sind die Wasserteilchen enger gepackt – das Wasser ist dichter. Beim Erwärmen bewegen sich die Teilchen stärker, der Abstand nimmt zu, und die Dichte sinkt. Bei Normdruck von $1013~\text{hPa}$ gilt folgende Wertetabelle:
| Temperatur in $^\circ\text{C}$ | Dichte in $\pu{\dfrac{g}{cm^3}}$ |
|---|---|
| $0$ (Eis) | $0{,}9167$ |
| $0$ (Wasser) | $0{,}9998$ |
| $4$ | $0{,}9999$ |
| $10$ | $0{,}9997$ |
| $20$ | $0{,}9982$ |
| $40$ | $0{,}9922$ |
| $80$ | $0{,}9718$ |
| $100$ | $0{,}9584$ |
Eis hat somit eine geringere Dichte als flüssiges Wasser. Diese Besonderheit nennt man die Dichteanomalie des Wassers:
Wasser hat seine größte Dichte nicht bei $0~^\circ\text{C}$, sondern bei $4~^\circ\text{C}$.
Das ist überlebenswichtig für Fische, denn in kalten Wintern bleibt der See unten flüssig – das dichtere $4~^\circ\text{C}$ warme Wasser sinkt ab.
Einfluss von Salzgehalt und Druck
Den wichtigsten Einfluss auf die Dichte hat also die Temperatur. Aber es gibt auch andere Einflussfaktoren. Die Dichte von Wasser wird z. B. auch durch Salzgehalt und Druck beeinflusst:
Salzgehalt: Meerwasser ist dichter als Süßwasser. Deshalb trägt dich das Meer besser beim Schwimmen.
Beispiel: $\rho_\text{Meerwasser} \approx 1{,}025~\pu{\dfrac{g}{cm^3}}$Druck: In der Tiefsee steigt der Druck – und damit auch die Dichte des Wassers.
Thema Dichte von Wasser – Ausblick
Als Nächstes kannst du lernen, wie man Dichte experimentell bestimmt und wie man sie in Naturwissenschaften und Technik nutzt – etwa beim Schwimmen, Tauchen oder in der Werkstoffprüfung.
Zusammenfassung zum Thema Dichte von Wasser
Die Dichte von Wasser ist von der Temperatur abhängig. Sie beträgt bei $4~^\circ\text{C}$ etwa $1{,}0~\pu{\dfrac{g}{cm^3}}$.
Sie nimmt bei höheren Temperaturen ab, bei tieferen (unter $4~^\circ\text{C}$) ebenfalls – das nennt man Dichteanomalie.
Eis ist weniger dicht als flüssiges Wasser, darum schwimmt es.
Auch Salzgehalt und Druck können die Dichte verändern.
Formel: $\rho = \dfrac{m}{V}$
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