Masse durch Volumen gleich Dichte
Die alte Frage, ob ein Kilogramm Federn oder ein Kilogramm Eisen mehr wiegt, beinhaltet einen guten Ansatz, um sich die Dichte eines Stoffes vor Augen zu führen. Auf diese Weise von hinten aufgezäumt erhellt die Frage, ob das Kilogramm Eisen oder Federn mehr Platz braucht, das Verständnis der Dichte. Was mehr Platz braucht, besitzt eine geringere Dichte.
Der benötigte Platz, den ein Stoff braucht, um auf das Gewicht zu kommen, wird als sein Volumen definiert. Das Gewicht in diesem Beispiel ist die Masse des Stoffs. Wenn die Masse des Stoffs, also sein Gewicht, durch das Volumen geteilt wird, kann das Verhältnis zwischen benötigter Stoffmenge und Raumbedarf ermittelt werden. Diese Dichte beträgt bei Aluminium 2,70 Gramm pro Kubikzentimeter und wird auch als sein spezifisches Gewicht bezeichnet.
Viel leichter, aber so stabil wie Stahl
Aluminium ist ein Weichmetall und weist trotzdem hohe Stabilität auf, was wegen des Gewichts des Leichtmetalls einer der entscheidenden Vorteile darstellt. Selbst handelsübliche Legierungen, deren Dichte und damit Gewicht sich durch die Legierungspartner erhöht, erreichen nur etwa ein Drittel der Dichte von Stahl. Die Stabilitätseigenschaften sind vergleichbar.
Die Dichte von Aluminium ist nur ein durchschnittlicher Annäherungswert, der sich durch äußere Einflüsse wie die Temperatur verändern kann. Solange das Metall in seinem festen Zustand verbleibt, das bis zum Schmelzpunkt von 660 Grad der Fall ist, können die graduellen Veränderungen der Dichte technisch vernachlässigt werden.
Generell verändert sich die Dichte von Stoffen in zwei Richtungen. Aus einem gefrorenen Zustand wird die Dichte beim Auftauen höher, um an einem Punkt “umzukippen” und durch die erhöhte Molekülbewegung wieder abzunehmen. Was bei Wasser und Eis leicht zu beobachten ist, ist bei Aluminium eher theoretischer Natur.
Vergleich mit der Dichte anderer Stoffe
Um die Dichte von Aluminium einzuordnen, sollte die Dichte anderer Werkstoffe, die ähnliche Aufgaben erfüllen, zum Vergleich herangezogen werden. Trockenes Holz bewegt sich in einem Dichtebereich zwischen 0,4 bis 0,8 Gramm pro Kubikzentimeter. Acrylglas hat eine Dichte von etwa 1,2 Gramm, PVC von 1,36 und Quarzglas von 2,2 Gramm.
Unter Metallen bewegen sich Gusseisen, Zink und Zinn knapp unter der Dichte von Aluminium, Stahl hat etwa 7,85 Gramm, Titan 4,5 Gramm, Eisen 7,9 Gramm, Chrom 7,2 und Gold 19,32 Gramm pro Kubikzentimeter.