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Spezifisches Gewicht – Definition des spezifischen Gewichts

Das spezifische Gewicht eines Stoffes ist das Verhältnis seiner Dichte zu einem bestimmten Referenzsubstanz. Dieses Verhältnis ist eine reine Zahl, die keine Einheiten enthält.

Wenn das spezifische Gewichtsverhältnis für eine bestimmte Substanz kleiner als 1 ist, bedeutet dies, dass das Material in der Referenzsubstanz schwimmt. Wenn das spezifische Gewichtsverhältnis für ein bestimmtes Material größer als 1 ist, bedeutet dies, dass das Material in der Referenzsubstanz versinkt.

Dies hängt mit dem Konzept des Auftriebs zusammen. Der Eisberg schwimmt im Ozean (wie im Bild), weil sein spezifisches Gewicht in Bezug auf das Wasser weniger als 1 beträgt.

Dieses Phänomen des Anstiegs gegenüber dem Absinken ist der Grund dafür, dass der Begriff „spezifisches Gewicht“ verwendet wird, obwohl die Schwerkraft selbst in diesem Prozess keine wesentliche Rolle spielt. Selbst in einem wesentlich anderen Gravitationsfeld wären die Dichteverhältnisse unverändert. Aus diesem Grund wäre es weitaus besser, den Begriff „relative Dichte“ zwischen zwei Substanzen anzuwenden, aber aus historischen Gründen hat sich der Begriff „spezifisches Gewicht“ herumgesprochen.

 

Spezifisches Gewicht für Flüssigkeiten

Bei Flüssigkeiten ist die Referenzsubstanz normalerweise das Wasser mit einer Dichte von 1,00 x 10 3 kg / m 3  bei 4 Grad Celsius (dichteste Wassertemperatur), mit dem bestimmt wird, ob die Flüssigkeit im Wasser sinkt oder schwimmt. Bei Hausaufgaben wird normalerweise davon ausgegangen, dass dies die Referenzsubstanz bei der Arbeit mit Flüssigkeiten ist.

 

Spezifisches Gewicht für Gase

Bei Gasen ist die Referenzsubstanz normalerweise normale Luft bei Raumtemperatur, die eine Dichte von ungefähr 1,20 kg / m 3 aufweist . Wenn bei den Hausaufgaben die Referenzsubstanz nicht für ein Problem mit einem bestimmten Gewicht angegeben ist, kann normalerweise davon ausgegangen werden, dass Sie diese als Referenzsubstanz verwenden.

 

Gleichungen für das spezifische Gewicht

Das spezifische Gewicht (SG) ist ein Verhältnis der Dichte der interessierenden Substanz ( ρ i ) zur Dichte der Referenzsubstanz ( ρ r ). ( Hinweis: Das griechische Symbol rho, ρ , wird üblicherweise zur Darstellung der Dichte verwendet.) Dies kann mit der folgenden Formel bestimmt werden:

SG=ρ i ÷ ρ r=ρ i / ρ r

Wenn man bedenkt, dass die Dichte aus Masse und Volumen durch die Gleichung ρ=m / V berechnet wird , bedeutet dies, dass, wenn Sie zwei Substanzen desselben Volumens nehmen, die SG als Verhältnis ihrer einzelnen Massen umgeschrieben werden könnte:

SG=ρ i / ρ r

SG=m i / V / m r / V.

SG=m i / m r

Und da das Gewicht W=mg ist, führt dies zu einer Formel, die als Gewichtsverhältnis geschrieben wird:

SG=m i / m r

SG=m i g / m r g

SG=W i / W r

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese Gleichung nur mit unserer früheren Annahme funktioniert, dass das Volumen der beiden Substanzen gleich ist. Wenn wir also in dieser letzten Gleichung über die Gewichte der beiden Substanzen sprechen, ist es das Gewicht der gleichen Volumina der beiden Substanzen.

Wenn wir also das spezifische Gewicht von Ethanol zu Wasser herausfinden wollen und das Gewicht einer Gallone Wasser kennen, müssen wir das Gewicht einer Gallone Ethanol kennen, um die Berechnung abzuschließen. Oder alternativ, wenn wir das spezifische Gewicht von Ethanol zu Wasser kennen und das Gewicht einer Gallone Wasser kennen, könnten wir diese letzte Formel verwenden, um das Gewicht einer Gallone Ethanol zu ermitteln. (Und wenn wir das wissen, könnten wir es verwenden, um das Gewicht eines anderen Volumens Ethanol durch Umrechnung zu ermitteln. Dies sind die Tricks, die Sie möglicherweise bei Hausaufgabenproblemen finden, die diese Konzepte beinhalten.)

 

Anwendungen mit spezifischem Gewicht

Das spezifische Gewicht ist ein Konzept, das sich in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zeigt, insbesondere in Bezug auf die Fluiddynamik. Wenn Sie beispielsweise Ihr Auto jemals zur Wartung gebracht haben und der Mechaniker Ihnen gezeigt hat, wie kleine Plastikkugeln in Ihrer Getriebeflüssigkeit schwebten, haben Sie das spezifische Gewicht in Aktion gesehen.

Abhängig von der jeweiligen Anwendung können diese Branchen das Konzept mit einer anderen Referenzsubstanz als Wasser oder Luft verwenden. Die früheren Annahmen galten nur für Hausaufgaben. Wenn Sie an einem realen Projekt arbeiten, sollten Sie sicher wissen, worauf sich Ihr spezifisches Gewicht bezieht, und Sie sollten keine Annahmen darüber treffen müssen.

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