Was ist Dichte?

Alles, was Sie über die Dichtemessung wissen müssen

Was ist Dichte? Die Dichtemessung bzw. Dichtebestimmung ist ein Verfahren, das einen Qualitätsparameter sowohl für Rohstoffe als auch für Fertigprodukte liefert. Sie wird in mehreren Anwendungen in verschiedenen Branchen eingesetzt, um die Konzentration von Bestandteilen, die Reinheit, die Zusammensetzung sowie bei der regelmäßigen Qualitätskontrolle anhand des Dichtewerts zu überprüfen.

Beispielsweise gilt die Dichte von Wasser bei 20,00 °C als 0,998203 g/cm3: Jede Abweichung von diesem Wert innerhalb der Toleranzen würde darauf hindeuten, dass die Wasserprobe Verunreinigungen enthält.

Auf dieser Seite erwerben Sie grundlegendes Wissen über die Dichtemessung und wie man Dichte bestimmen kann.

Bereit, die Dichtemessung für eine präzise Qualitätskontrolle zu beherrschen?

Was ist Dichte?

Dichte ist ein physikalischer Parameter, der Informationen über die Masse einer Probe oder eines Körpers liefert, geteilt durch ihr Volumen: Mit anderen Worten, wie dicht die Moleküle einer Substanz im Raum gepackt sind. Dichte wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Rho „r“ dargestellt. Auch der lateinische Buchstabe „d“ wird häufig verwendet.

Haben Sie sich jemals gefragt, warum manche Öle bei einer Ölverschmutzung an der Meeresoberfläche bleiben? Der Unterschied in den Dichten führt dazu, dass manche Substanzen auf anderen liegen; sehen Sie im Bild einige typische Dichtewerte.

Wie wird die Dichte von Flüssigkeiten gemessen?

Hydrometers	Pycnometers	Digital hydrometer
Messprinzipien
Glaskörper in die Probe eingesetzt Der Glaskörper schwimmt aufgrund von Auftrieb und der Masse des Aräometers auf einem bestimmten Niveau, abhängig von der Probendichte Der Gleichgewichtspunkt liefert die Dichte auf der kalibrierten Skala	Glasbecher mit festgelegtem Volumen Ohne Probe gewogen (M1), dann mit einer Probe (M2) Die Dichte wird anhand der folgenden Formel berechnet: Dichte = (M2 − M1) * Kolbenvolumen	Schwingende U-Röhre Ein hohles Glasrohr schwingt mit einer bestimmten Frequenz. Diese Frequenz ändert sich, wenn das Rohr mit der Probe gefüllt wird: Je höher die Masse der Probe, desto niedriger ist die gemessene Frequenz, die in Dichte umgerechnet wird. Ein eingebauter Peltier-Thermostat regelt die Temperatur des Tischgeräts präzise (kein Wasserbad erforderlich)
Stärken
Einfach, kostengünstig Für eine schnelle Prüfung eines ungefähren Dichtewerts verwendet	Kostengünstig Steht in direktem Zusammenhang mit der Definition der Dichte (Masse geteilt durch Volumen): ideal für Hochschule / Ausbildung	Einfach zu bedienen Kleines Probenvolumen Automatische Messung bedeutet, dass die Ergebnisse anwenderunabhängig sind Integrierte Temperaturkompensation Bietet Speicher für bis zu 1100 Ergebnisse und die Möglichkeit, eine Verbindung zur PC-Software für die Datenverwaltung herzustellen Die Probe kann direkt aus dem Probenbehälter gemessen werden
Schwächen
Benutzerabhängige Ergebnisse Es dauert lange, bis sich die Temperatur ausgleicht Kleiner Messbereich (typischerweise werden 20 Aräometer benötigt, um einen großen Bereich abzudecken) Großes Probenvolumen erforderlich (140 mL bis 600 mL) Schwer zu reinigen Nicht für GLP geeignet Bruchgefährdet Die Probe muss aus dem Probenbehälter entnommen und in das Aräometer gegossen werden	Benutzerabhängige Ergebnisse Pyknometer sind auf eine bestimmte Temperatur kalibriert, z. B. 20 °C, daher sind Messungen nur bei dieser Temperatur gültig! Die Probe muss auf die calibration-Temperatur angeglichen werden. Die Dichte muss berechnet werden Das typische erforderliche Probenvolumen beträgt 25 mL Ein hohes Maß an Schulung des Benutzers ist erforderlich, um genaue, zuverlässige Messungen sicherzustellen Die Probe muss aus dem Probenbehälter entnommen und dem Pyknometer zugegeben werden	Teurer im Vergleich zu Aräometern oder Pyknometern

Wussten Sie, dass eine Temperaturänderung von 0,1 °C einen Einfluss von 0,0001 g/cm3 auf die gemessene Dichte haben kann?

Die Temperatur beeinflusst den Raum, der erforderlich ist, um Atome in einem Molekül in einem bestimmten Raum unterzubringen, weil sie schneller schwingen und der Abstand zwischen ihnen zunimmt.

Molekül bei einer bestimmten Temperatur (leichte Bewegungen)	Gleiche Moleküle, wenn die Temperatur steigt (gehen weiter auseinander)

Daher gilt: Je höher die Temperatur, desto geringer die Dichte; sinkt die Temperatur, nimmt die Dichte zu. Die Masse des Stoffes bleibt jedoch unverändert.

Hinweis: Der Zusammenhang zwischen Temperatur, Volumen und Dichte ist keine lineare Funktion und hängt von der spezifischen Wärmekapazität, der Verdampfungswärme und anderen Faktoren des jeweiligen Stoffes ab.

Die einzige Ausnahme von der obigen Regel ist flüssiges Wasser, das bei 3,98 ºC seine maximale Dichte erreicht und diese dann verringert, wenn die Temperatur steigt oder fällt. Dies ist einer der Gründe, warum Eis eine geringere Dichte als Wasser hat und im Glas schwimmt.

Eine einfache Luftblase in der zu messenden Flüssigkeit kann einen erheblichen Unterschied in ihrer Dichte verursachen; dasselbe gilt für Verunreinigungen.

So beruht beispielsweise ein Glaskolbenpyknometer bei der Berechnung des Dichtewerts auf der Masse. Befindet sich eine Luftblase darin oder liegt eine Verunreinigung vor, z. B. aufgrund unzureichender Reinigung, ist die von der Waage gemessene und angezeigte Masse fehlerhaft. Dies führt zu einem falschen Dichtewert.

Erfahren Sie, wie Sie Pyknometer auswählen, verwenden und kalibrieren

Dasselbe gilt für ein digitales Dichtemessgerät, das für die Bestimmung der Dichte auf dem U-Rohr-Messprinzip beruht.

Moderne digitale Dichtemessgeräte verfügen jedoch über eine automatische BubbleCheck™, um den Benutzer während des Dichtemessverfahrens zu unterstützen.

Darüber hinaus können Benutzer zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen aufgrund unzureichender Reinigung die Dichte von Luft messen; liegt diese innerhalb der Grenzwerte, ist sichergestellt, dass die Messzelle ordnungsgemäß gereinigt ist.

Wenn Sie sich in Mexiko-Stadt auf 3.930 Metern über dem Meeresspiegel befinden, ist der lokale Luftdruck geringer als in Rio de Janeiro, das auf Meereshöhe (0 m) liegt. Das bedeutet, dass der Luftdruck direkt mit der Höhe zusammenhängt.

Da Gase und Flüssigkeiten Fluide sind, müssen die folgenden Informationen berücksichtigt werden:

Gas (z. B. Luft) ist ein kompressibles Fluid, dessen Volumen sich bei unterschiedlichen Drücken verändert.
Flüssigkeiten (z. B. Wasser) gelten als inkompressible Fluide, daher ist ihr Volumen bei unterschiedlichen Drücken konstant.

Hinweis: Sofern kein extrem hoher Druck angewendet wird, gilt dies für analytische Dichtemessungen nicht.

Bei der Dichtemessung bzw. Dichtebestimmung wird der Luftwert bei manuellen Techniken nicht verwendet, sondern nur bei digitalen Dichtemessgeräten; dafür gibt es zwei Gründe:

Bei der Geräteeinstellung müssen Wasser- und Luftwert gemessen werden. Der Druck hat einen Einfluss auf den Luftwert und somit auf alle anschließenden Messungen. Weitere Informationen zur Einstellung finden Sie in Abschnitt 7 unten.
Um festzustellen, ob die Messzelle vollständig sauber ist.

Um die Sauberkeit sicherzustellen und die Geräteeinstellung zu unterstützen, verfügen moderne digitale Dichtemessgeräte über ein integriertes Barometer zur Messung des lokalen Luftdrucks, das den Referenzwert der Luftdichte automatisch festlegt.

Ist ein Stoff viskos, ist er dann dichter als eine weniger viskose Flüssigkeit?

Die Viskosität beschreibt den Strömungswiderstand einer Flüssigkeit und wird umgangssprachlich als "Dicke" eines Fluids bezeichnet; grundsätzlich besteht kein direkter Zusammenhang mit der Dichte.

Die Viskosität hat jedoch je nach verwendeter Methode Einfluss auf die Dichtebestimmung.

Methode	Einfluss der Viskosität?	Kommentar
Pyknometer	Nein	Aber aufwendige Probenahme und Reinigung sowie langsame Temperaturstabilisierung bei Verwendung eines Wasserbads.
Aräometer	Nein	Aber aufwendige Probenahme, Ablesen des Werts und Reinigung.
Digitales Dichtemessgerät	Ja	Eine viskose Probe dämpft die Schwingungsfrequenz der schwingenden U-Röhre

Wie im Diagramm zu sehen ist, steigt mit zunehmender Viskosität auch der Dichtefehler.

Moderne digitale Dichtemessgeräte korrigieren Fehler aufgrund von Viskosität automatisch und gewährleisten so höchste Genauigkeit und schnelle Messungen.

Diagramm, das den Dichtefehler für eine entsprechende Viskosität anzeigt

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Definition der relativen Dichte

Die relative Dichte ist das Verhältnis der absoluten Dichten zweier Stoffe, wobei der Divisor als Referenzstoff gilt, der, falls nicht anders angegeben, als Wasser bei 3,98ºC angenommen wird und daher eine Dichte von 0.999972 g/cm3 bzw. 999.972 kg/m3 hat. Gemäß der folgenden Gleichung hat die relative Dichte keine Einheit.

Substanz	Relative Dichte	Spezifisches Gewicht
Luft (20 ºC)	0.001199 g/cm³	0.001201 g/cm³
Wasser (20 ºC)	0.998203 g/cm³	1.000000 g/cm³

Definition des spezifischen Gewichts

Das spezifische Gewicht (SG) ist das Verhältnis zwischen den Dichten einer Substanz ausschließlich bezogen auf die Dichte von Wasser. Wenn die Temperatur nicht angegeben ist, wird angenommen, dass es sich um Wasser bei 3,98ºC handelt und es daher eine Dichte von 0,999972 g/cm3 oder 999,972 kg/m3 hat.

Definition der wahren Dichte oder absoluten Dichte

Die wahre Dichte ist das Verhältnis zwischen Masse und Volumen einer Substanz bei einem gegebenen Druck und einer gegebenen Temperatur, entsprechend dem Gewicht im Vakuum.

Dieses Konzept wird auch bei der Dichtemessung mit digitalen Dichtemessgeräten verwendet.

Scheinbare Dichte Definition

Die Schüttdichte ist eine Eigenschaft von geschütteten Feststoffen wie Pulvern und Granulaten und wird häufig in der Bergbau-, Lebensmittel- und chemischen Industrie verwendet.

Per Definition ist die Schüttdichte das Verhältnis zwischen Masse und Volumen, sie entspricht jedoch dem Gewicht in Luft.

Um den Unterschied zwischen wahrer Dichte und scheinbarer Dichte zu veranschaulichen, haben wir ein Pyknometer auf eine Waage gestellt.

Wenn es mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wiegt es in Luft aufgrund des Auftriebs der Luft weniger als im Vakuum.

Substanz

Wahre oder absolute Dichte

Scheinbare Dichte

Luft (20 ºC)

0.00120 g/cm³

0.00000 g/cm³

Wasser (20 ºC)

0.99820 g/cm³

0.99715 g/cm³

Viele offizielle Dichtetabellen basieren noch immer auf der scheinbaren Dichte.

Digitale Dichtemessgeräte liefern Ergebnisse in unterschiedlichen Einheiten und Konzentrationen, sehen Sie sich die Spezifikationen an.

Masse im Vakuum. Wahre Dichte

Masse in Luft. Scheinbare Dichte

Wie Sie mit einem digitalen Dichtemessgerät gute Dichtemess-Ergebnisse sicherstellen: Die 5 Schritte zum Erfolg

Um genaue Ergebnisse bei der Dichtemessung sicherzustellen, sind direkte Maßnahmen erforderlich, um Ungenauigkeiten im gesamten Workflow-Prozess zu vermeiden. Nachfolgend finden Sie wichtige Tipps für den Erfolg Ihrer Dichtebestimmung.

Bevor Sie mit Ihrer Messung beginnen, ist es wichtig, je nach Probentyp die erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen zu kennen.

Probenart (ein Bild/Icon hinzufügen?)	Tipps
Viskos	Stellen Sie sicher, dass beim Einbringen in die Messzelle keine Luftblasen vorhanden sind Scherkräfte können zu ungenauen Ergebnissen führen, daher sollte Ihr Gerät über eine Viskositätskorrektur verfügen
Aggressiv / toxisch	Wenn konzentrierte Säuren oder Basen (z. B. H₂SO₄, HCl, NaOH) gemessen werden, minimieren Sie den Kontakt und die Verdunstung durch den Einsatz eines automatisierten Systems mit Autosampler
Flüchtig	Proben, die gelöstes organisches Gas (z. B. Butan) enthalten, neigen zum Ausgasen; sie sollten daher gekühlt werden, um die Bildung von Blasen zu vermeiden.
Probe mit gelösten Gasen	Karbonisierte Proben, zum Beispiel Erfrischungsgetränke, müssen vor der Messung entgast werden. Rühren Sie sie dazu mehrere Minuten, bis keine Blasenbildung mehr auftritt. Bei Proben mit gelöster Luft kann ein Ultraschallbad verwendet werden, oder die Probe kann mehrere Minuten lang gekocht werden. Entfernen Sie CO₂oder gelöstes Gas mit einer Kombination aus Luftstrom und Rührer mit einem automatisierten Dichtesystem
Nicht homogen oder mit Suspensionen	Vermeiden Sie das Absetzen von Feststoffen oder die Bildung eines Konzentrationsgradienten Rühren Sie die Probe vor der Probenahme gut um. Achten Sie darauf, dass dabei keine Luftblasen eingebracht werden. Wenn Sie die Probe nicht vollständig homogenisieren können, wiederholen Sie die Messung mehrmals und berechnen Sie den Mittelwert.

Schritt 2 – Testen Sie Ihr Dichtemessgerät

Überprüfen Sie regelmäßig die Messleistung Ihres Systems, indem Sie eine Probe mit genau bekannter Dichte messen (z. B. destilliertes Wasser oder einen flüssigen Standard); dieses Verfahren wird als Test, calibration oder Überprüfung bezeichnet.

Nach Abschluss der Überprüfung oder des Tests wird die gemessene Dichte mit dem bekannten Nennwert der Probe verglichen.

Sehen Sie, wie Sie Ihr EasyPlus-Dichtemessgerät in 3 Schritten mit unseren SimpleCheck-Standards testen

Außerdem empfiehlt es sich, sicherzustellen, dass die Messzelle zwischen den Analysen verschiedener Substanzen vollständig sauber und trocken ist. Es wird empfohlen, dass Sie Ihr Dichtemessgerät täglich mit Wasser testen (0,998203 g/cm3 bei 20,00 °C).

Welche Toleranz sollte für einen Test mit deionisiertem Wasser angewendet werden?
Und für organische Standards?
Was tun, wenn der Test fehlschlägt?

Weitere Antworten auf diese Fragen und viele zusätzliche detaillierte Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zur Dichtemessung

Durchsuchen Sie den Leitfaden zur Dichtemessung

Schritt 3 – Messfehler vermeiden

Wussten Sie, dass eine Blase mit 2 mm Durchmesser einen Fehler von 0,0008 g/cm³bei Ihrem Ergebnis verursachen kann?

Wenn Sie mit einer Spritze messen:

Wir empfehlen, die Messzelle am Auslass um mindestens weitere 5 cm „zu überfüllen“
Füllen Sie die Messzelle langsam und mit laminarem Fluss (5–10 mm pro Sekunde), um eine vollständige Benetzung der Zellwände sicherzustellen (keine eingeschlossenen Blasen an den Wänden)

Beim automatischen Befüllen mit einer Pumpe oder einem Probennehmer:

Passen Sie die Probenahmegeschwindigkeit an die Viskosität der Probe an

Blasen vermeiden

Prüfen Sie nach dem Befüllen, ob die Messzelle blasenfrei ist
Erkennen Sie Blasen ganz einfach mit einer Live-Videoansicht der Messzelle und der automatischen Bubblecheck™-Funktion mit einem digitalen Dichtemessgerät

Schritt 4 – Messen und dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse

Konvertieren Sie Ihre Ergebnisse noch immer manuell?

Das Nachschlagen in einer Tabelle oder das Interpolieren aus einer Tabelle ist fehleranfällig und zeitaufwendig. Darüber hinaus bergen handschriftlich erfasste Ergebnisse das Risiko von Übertragungsfehlern. Je nach Umfeld gibt es keine Garantie, dass diese Art der Dokumentation die regulatorischen Anforderungen erfüllt.

Die bequemste Lösung ist eine automatische Umrechnung mithilfe integrierter Tabellen (z. B. Alkohol, Brix, Temperaturkompensation gemäß API) oder auch benutzerdefinierter Tabellen, wodurch Ablese- oder Rechenfehler vermieden und Zeit gespart wird.

Ein digitales Dichtemessgerät ermöglicht die Verwendung integrierter Umrechnungstabellen, um das Ergebnis direkt in der gewünschten Einheit anzuzeigen.

Ungeeignete Reinigung ist die häufigste Ursache für fehlerhafte Ergebnisse!

Stellen Sie sicher, dass die Messzelle keine Rückstände von zuvor gemessenen Proben oder Spüllösungen enthält

Um dies zu vermeiden, sollte die Zelle mit geeigneten Spüllösungen gereinigt und getrocknet werden – vorzugsweise nach jeder Messung.

Einige allgemeine Empfehlungen für die Spüllösungen:

Stellen Sie abschließend sicher, dass die Zelle vollständig mit trockener Luft getrocknet wird. In vielen Fällen ist es beim Einsatz von METTLER TOLEDO Density Meters nicht erforderlich, 2 Lösungsmittel zu verwenden. Dank der leistungsstarken DryPro-Pumpe können Sie Zeit und Lösungsmittelverbrauch sparen.

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Wichtig: Ein Dichtemessgerät justieren

Häufiges Justieren des Geräts gewährleistet nicht unbedingt genaue Ergebnisse.

Jede Justierung führt zu Änderungen an den internen Einstellungen des Geräts. Wenn eine Justierung falsch durchgeführt wird, führt dies anschließend zu fehlerhaften Messungen.

Daher empfehlen wir die Justierung des Dichtemessgeräts nur, wenn der Test mehrfach wiederholt fehlgeschlagen ist.

Welche Temperatur und welche Substanzen sollten für die Justierung verwendet werden? Wie ist vorzugehen?

Antworten auf diese Fragen und viele weitere detaillierte Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zur Dichtemessung

Laden Sie den Dichteleitfaden herunter und erhalten Sie Hinweise und Tipps zum Vermeiden von Fehlern bei der Messung der Dichte von Flüssigkeiten.

Dichteleitfaden – So erzielen Sie optimale Resultate bei der täglichen Dichtemessung

Anwendungen

Brix-Messung

Brix ist das Maß in Prozent nach Gewicht für Saccharose in einer reinen Wasserlösung. Bei anderen Zuckern als Saccharose wird es als „scheinbarer Brix“ bezeichnet und ist immer ein relativer Wert. Brix-Messungen werden hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie aus Gründen der Qualitätskontrolle durchgeführt, z. B. bei Saccharoselösungen in Getränken. Zuckersirup, der für Getränke und ähnliche Produkte bestimmt ist, wird nach Gewicht und Zuckergehalt verkauft. Die genaue Bestimmung von Brix ist daher für Kosten- und Qualitätskontrolle sehr wichtig. Obwohl die Bezeichnung Brix streng genommen nur für Lösungen gilt, die ausschließlich aus Saccharose bestehen, verwendet die Lebensmittelindustrie die Messung, um auf alle süßen Feststoffe in einem Produkt zu verweisen. Am häufigsten wird High Fructose Corn Syrup (HFCS) gemessen und in Brix° angegeben.

Was ist HFCS?

High Fructose Corn Syrup (HFCS) ist ein flüssiger Süßstoff, der aus Maisstärke gewonnen wird und hauptsächlich Fruktose und D-Glukose enthält. HFCS wird als Ersatz für Saccharose in der Getränke- und Lebensmittelindustrie verwendet. HFCS ist in drei verschiedenen Fruktosegehalten erhältlich: HFCS 42 %, 55 % und 90 % nach Gewicht, und wird hauptsächlich in den USA verwendet.

Alkoholmessung

Die Dichtemessung bzw. Dichtebestimmung ist eine zuverlässige Methode zur Bestimmung des Alkoholgehalts. Bei digitalen Dichtemessgeräten wird die gemessene Dichte mithilfe der integrierten Tabelle OIML R-22 (Internationale Organisation für das gesetzliche Messwesen, Empfehlung 22: Alkoholtabellen) direkt in Alkohol in Vol% umgerechnet. Für die unkomplizierte Messung von Destillaten sind ein präzises Messsystem und eine sorgfältige Probenvorbereitung erforderlich.

Anwendungen in der Bierproduktion

Bier wird hauptsächlich durch die Gärung von Wasser, Malz und Hopfen hergestellt. Während des Gärprozesses wird der größte Teil des Malzzuckers in Alkohol umgewandelt. Während des Brauprozesses ist der Wert der Zuckerkonzentration (Würze genannt) ein wichtiger Regelparameter, da dieser direkt mit dem Endwert der Alkoholkentration zusammenhängt. Für das Endprodukt sind die Werte von Zucker (ursprüngliche Würze) und Alkohol die wichtigsten Kontrollwerte.

Anwendungen in der Weinproduktion

Der Zucker im Traubensaft, auch Most genannt, beeinflusst direkt die Alkoholkentration des Endprodukts und muss daher überwacht werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Diese Überwachung des Zuckergehalts sowie der Alkoholkentration im Endprodukt kann mithilfe von Dichtemessungen durchgeführt werden.

Öle und Paraffine

Dichte ist eine grundlegende physikalische Eigenschaft, die zusammen mit anderen Eigenschaften zur Charakterisierung der Qualität von Rohölen verwendet werden kann. Daher wird sie während des Explorationsprozesses eingesetzt, um die Qualität während der Produktion zu überwachen und den Preis im Handel festzulegen.

Die Dichte und daraus abgeleitete Größen wie die spezifische Dichte und die API-Dichte werden weltweit verwendet, um flüssige Erdölprodukte zu charakterisieren und ihre Qualität zu vergleichen. Viele Schweröle, Schmieröle und Paraffine sind bei Raumtemperatur hochviskos oder fest. Dichtemessgeräte werden manchmal mit Heizvorrichtungen kombiniert, um diese Messungen schneller, genauer und reproduzierbarer durchzuführen.

Aromen und Duftstoffe

Die Geschmacks- und Duftstoffindustrie produziert Inhaltsstoffe für eine breite Palette von Produkten. In einigen Fällen ist der Duftstoff das Endprodukt (z. B. Parfüms), in anderen Fällen wird dem Endprodukt eine kleine Menge Duft- oder Aromastoff zugesetzt (z. B. Seifen, Cremes, Snackprodukte). Bestimmte Rohstoffe, insbesondere natürliche Substanzen, haben einen hohen Preis pro kg, daher ist eine strenge Qualitätskontrolle unerlässlich.

Techniken wie GC, GC-MS, HPLC oder IR-Technologie können jede einzelne Verbindung innerhalb eines komplexen Gemischs unterscheiden; solche Techniken erfordern jedoch viel Zeit und hochqualifizierte Bediener. Viele Hersteller verlassen sich daher neben anderen physikalischen Werten auf die Dichte, um Rohstoffe, Schüttgüter und Fertigprodukte zu kontrollieren.

Batteriesäure

Die im Automobilbereich verwendete Blei-Säure-Batterie besteht aus Platten, Blei, Bleioxid und einer Elektrolytlösung. Mit spezifischen Dichtebestimmungen wird die Dichte der Batteriesäure bestimmt, die zu 65 % aus Wasser und zu 35 % aus Schwefelsäure besteht. Je höher die spezifische Dichte der Batteriesäure, desto geringer ist die verbleibende Ladung in der Batterie.

Düngemittel

Stickstoff ist der wichtigste Nährstoff für das gesunde Wachstum von Pflanzen und ein häufiger Bestandteil der meisten Düngemittel. Dichte kann in Kombination mit Refraktometrie verwendet werden, um die Stickstoff-(N-)Konzentration in der Düngerlösung Urea Ammonium Nitrat (UAN) zu messen.

Für Anwendungen, Methoden und Anleitungen zur Dichtemessung besuchen Sie unsere Anwendungssammlung.

Know-how

Dichteleitfaden mit Hinweisen und Tipps für bessere Ergebnisse

Erhalten Sie in diesem kostenlosen Leitfaden Tipps und Hinweise für bessere Ergebnisse bei der Dichtemessung von Flüssigkeiten im Labor. Der Leitfaden...

Know-how und Expertenwissen zur Bestimmung der Dichte

Hydrometer, Pyknometer und digitale Hydrometer werden in der Qualitäts- und Prozesskontrolle zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten verwendet. We...

FAQ

Was ist Dichte?

Dichte ist die Masse eines Stoffes pro Volumeneinheit. Sie wird verwendet, um die Kompaktheit eines Stoffes zu messen, und wird üblicherweise in g/cm³ oder lb/ft³ angegeben.

Die Dichte einer Probe wird mit dem griechischen Buchstaben "ρ" angegeben (auch der lateinische Buchstabe D kann verwendet werden) und wird wie folgt berechnet:

ρ = m / v

Wenn Sie beispielsweise 500cm³ einer Probe in einen Glasbecher füllen und die Masse 1000g beträgt, dann wäre die Dichte:

ρ = 1000g/500cm³ = 2g/cm³

Was ist der Unterschied zwischen Dichte und Masse?

Masse ist ein Maß dafür, wie viel Materie sich in einem Objekt oder einer Flüssigkeit befindet, während Dichte angibt, wie viel Masse auf ein bestimmtes Volumen entfällt.

Zum Beispiel haben 10kg Stahl und 10kg Federn die gleiche Masse, aber unterschiedliche Volumina und daher unterschiedliche Dichten.

Welche Alltagsbeispiele für Dichte gibt es?

Mit Helium gefüllte Ballons steigen auf, weil die Dichte von Helium geringer ist als die Dichte der Luft.

Öl schwimmt auf Wasser, weil es eine geringere Dichte hat. Diese Eigenschaft ist hilfreich, wenn es zu einem Ölaustritt im Meerwasser kommt. Dass das Öl an der Oberfläche schwimmt, erleichtert die Reinigung.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Dichte und Temperatur?

Die Dichte einer Probe hängt stark von der Temperatur ab, daher muss die Temperatur sehr genau erfasst und kontrolliert werden.

Das folgende Diagramm zeigt Änderungen der Dichte von Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur, bei der sie gemessen wird.

Üblicherweise wird die Dichte bei einer Referenztemperatur von 20°C gemessen.

Die Dichte von Wasser bei 20°C beträgt:

Wasser ρ 20= 0.99821 g/cm

Was ist das spezifische Gewicht?

Dichte und spezifisches Gewicht sind nicht dasselbe. Das spezifische Gewicht, auch relative Dichte genannt, ist die Dichte einer Probe geteilt durch die Dichte einer Referenzsubstanz. Die Referenzsubstanz für Flüssigkeiten und Feststoffe ist üblicherweise Wasser bei seiner höchsten Dichte (4°C), und für Gase ist es Luft bei 25°C.

Die Dichte von Wasser bei 4°C beträgt 1g/cm³, daher gilt beispielsweise: Wenn eine flüssige Probe ein spezifisches Gewicht kleiner als 1 hat, bedeutet das, dass sie weniger dicht als Wasser ist und schwimmen wird. Wenn die Probe ein spezifisches Gewicht größer als 1 hat, ist sie dichter als Wasser und wird darin sinken.

Warum kann Dichte zur Identifizierung einer Probe verwendet werden?

Was ist Dichte? Warum kann sie verwendet werden, um eine Probe zu identifizieren?

Dichte kann leicht zur Identifizierung einer reinen Probe verwendet werden, da jedes Element eine eindeutige Dichte hat. Nach einer Messung kann die Dichte der betreffenden Probe nachgeschlagen werden, um festzustellen, welchem Stoff sie entspricht.

Wie wird die Dichte von Lösungen gemessen?

Was ist Dichte und wie kann sie in gelösten Lösungen gemessen werden?

Nehmen wir als Beispiel eine Ethanol-Wasser-Lösung.

Wie bereits gezeigt, hat reines Wasser bei 20°C eine Dichte von ρ=0.9982 g/cm³, und reines Ethanol hat bei 20°C eine Dichte von ρ=0.9839 g/cm³. Eine Ethanol/Wasser-Lösung hat einen Dichtewert, der von der Konzentration der Lösung abhängt.

Sehen wir uns an, wie hoch die Dichte einer Ethanol/Wasser-Lösung mit einer Ethanolkonzentration von 20 % ist:

Dichte bei 20°C (g/cm3)	% Ethanol in Wasser
0.9982	0.00
0.9963	1.00
0.9945	2.00
0.9927	3.00
0.9910	4.00
0.9893	5.00
0.9878	6.00
0.9862	7.00
0.9847	8.00
0.9833	9.00
0.9819	10.00
0.9687	20.00
0.9539	30.00
0.9352	40.00
0.9139	50.00
0.8911	60.00
0.8676	70.00
0.8436	80.00
0.8180	90.00
0.7893	100.00

Die Dichte einer Ethanol/Wasser-Lösung mit einer Ethanolkonzentration von 20% beträgt ρ20=0.9687 g/cm³

Was ist Viskosität?

Was ist Dichte? Stehen Dichte und Viskosität in einem Zusammenhang?

Dichte und Viskosität stehen nicht in Zusammenhang. Viskosität ist einfach ein Maß für den Widerstand einer Flüssigkeit gegen das Fließen.

Zum Beispiel ist Honig viskoser als Salzwasser, aber weniger dicht.

Die SI-Einheit für die Viskosität ist das Pascal-Sekunde (Pa·s)

Welche Instrumente werden zur Messung der Dichte verwendet?

Was ist Dichte und wie kann sie gemessen werden?

Die Dichte einer Lösung kann manuell oder digital gemessen werden. Für detailliertere Informationen zur Messung der Dichte mit Pyknometern, Aräometern und digitalen Dichtemessgeräten lesen Sie bitte unseren Leitfaden 3 Ways to Measure Density.

Manuelle Methoden wie Pyknometer und Aräometer werden häufig zur Bestimmung von Dichte und damit verbundenen Werten verwendet, z. B. spezifisches Gewicht, Alkohol%, BRIX°, API-Grade, Baumé, Plato usw. Obwohl diese Methoden einfach zu verwenden und recht kostengünstig sind, erfordern sie in jedem Schritt der manuellen Arbeitsabläufe Fachwissen, was häufig die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse beeinträchtigt.

Ein Pyknometer ist ein Glasgefäß mit definiertem Volumen. Es wird ohne Probe gewogen (M1), dann mit der Probe gefüllt und erneut gewogen (M2). Die Differenz zwischen M1 und M2 geteilt durch das Volumen des Gefäßes ergibt die Dichte einer Probe.

Ein Aräometer ist ein Glaskörper, der in die Probe eingetaucht wird. Nach kurzer Gleichgewichtszzeit schwimmt es auf einem bestimmten Niveau. Je höher die Dichte der Probe, desto weniger tief sinkt das Aräometer ein. Anhand des Gleichgewichtsniveaus wird die Dichte abgelesen.

Ein Dichte-Kit wird zusammen mit einer Waage verwendet. Ein Glaskörper mit definiertem Volumen wird in Luft gewogen (M1), in die Probe eingetaucht und in der Probe erneut gewogen (M2). Die Differenz zwischen M1 und M2 (Auftrieb) geteilt durch das Volumen des Glaskörpers ergibt die Dichte der Probe. Mit einem speziellen Halter kann auch die Dichte von Feststoffen unter Verwendung einer Referenzflüssigkeit (Wasser, Ethanol oder benutzerdefiniert) gemessen werden.

Digitale Dichtemessgeräte sind als Tisch- und Handgeräte erhältlich. Sie nutzen die Schwingrohr-Technologie, um die Dichte einer Probe in kurzer Zeit sehr genau zu messen. Ein hohles Glasrohr schwingt mit einer bestimmten Frequenz. Diese Frequenz ändert sich, wenn das Rohr mit der Probe gefüllt wird: Je höher die Masse der Probe, desto niedriger die Frequenz. Diese Frequenz wird gemessen und in Dichte umgerechnet. Darüber hinaus verwenden digitale Tisch-Dichtemessgeräte ein eingebautes Peltier-Thermostat zur Temperaturregelung der Probe.

Weitere Informationen zu digitalen Dichtemessgeräten und ihrem Vergleich mit manuellen Methoden finden Sie in unserem Vergleich verschiedener Messverfahren

Suchvorschläge

Was ist Dichte?

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Wie wird die Dichte von Flüssigkeiten gemessen?

Hydrometers

Pycnometers

Digital hydrometer

1. Temperatur

Molekül bei einer bestimmten Temperatur (leichte Bewegungen)

Gleiche Moleküle, wenn die Temperatur steigt (gehen weiter auseinander)

2. Luftblasen oder Verunreinigungen

3. Luftdruck eines Fluids

4. Viskosität

Definition der relativen Dichte

Definition des spezifischen Gewichts

Definition der wahren Dichte oder absoluten Dichte

Scheinbare Dichte Definition

Wie Sie mit einem digitalen Dichtemessgerät gute Dichtemess-Ergebnisse sicherstellen: Die 5 Schritte zum Erfolg

Schritt 1 – Bestimmen Sie Ihren Probentyp / die Probenvorbereitung

Schritt 2 – Testen Sie Ihr Dichtemessgerät

Schritt 3 – Messfehler vermeiden

Schritt 4 – Messen und dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse

Schritt 5 – Reinigen Sie Ihr Dichtemessgerät

Wichtig: Ein Dichtemessgerät justieren

Welche Temperatur und welche Substanzen sollten für die Justierung verwendet werden? Wie ist vorzugehen?

Anwendungen

Brix-Messung

Alkoholmessung

Anwendungen in der Bierproduktion

Anwendungen in der Weinproduktion

Öle und Paraffine

Aromen und Duftstoffe

Batteriesäure

Düngemittel

Verwandte Produkte

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Standard EasyPlus-Dichtemessgeräte

Tragbare Dichtemessgeräte

FAQ

Was ist Dichte?

Was ist der Unterschied zwischen Dichte und Masse?

Welche Alltagsbeispiele für Dichte gibt es?

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Dichte und Temperatur?

Was ist das spezifische Gewicht?

Warum kann Dichte zur Identifizierung einer Probe verwendet werden?

Wie wird die Dichte von Lösungen gemessen?

Was ist Viskosität?

Welche Instrumente werden zur Messung der Dichte verwendet?

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