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Hydrostatische Waage - Funktionsweise nachvollziehbar erklärt

Autor: Lara Marie Balzer
Mit hydrostatischen Waagen sind Dichtebestimmungen möglich.
Mit hydrostatischen Waagen sind Dichtebestimmungen möglich.
Aus dem Physikunterricht ist sie manchmal noch bekannt - die hydrostatische Waage. Mit ihrer Hilfe kann die Dichte von Körpern bestimmt werden. Bis heute findet das Prinzip der hydrostatischen Waage vielfältige Verwendung, zum Beispiel in der chemischen Industrie, aber zum Beispiel auch in Molkereien, wo mit Hilfe von Laktometern überprüft wird, ob die angelieferte Milch mit Wasser verdünnt wurde. Die Funktionsweise des Messgerätes ist auch für Laien leicht nachvollziehbar.

So funktioniert die hydrostatische Waage - Hintergründe

Die hydrostatische Waage beruht auf einem bestimmten Messprinzip, das auch das Archimedische Prinzip genannt wird.

  • Dieses Prinzip lässt sich wie folgt erklären: Während des Messvorgangs wird ein Körper in eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gegeben. Hierbei wird eine bestimmte Menge der Flüssigkeit verdrängt. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Körper so weit taucht, bis das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit dem des Körpers gleich ist; die verdrängte Flüssigkeit kann nun gemessen werden. 
  • Allerdings gelingen derartige hydrostatische Dichtebestimmungen nur mit Körpern, die über eine größere Dichte wie Wasser verfügen.

Funktion der Waage an einem Beispiel veranschaulicht

Um eine Dichtebestimmung mit Hilfe der hydrostatischen Waage vornehmen zu können, wird die Masse des zu messenden Körpers zuerst an der Luft bestimmt. Hierzu kann der Körper beispielsweise an die eine Seite der Federwaage gehängt werden.

  1. Zur Veranschaulichung wird zunächst das Gewicht eines Metallstückes bestimmt; dieses wiegt an der Luft beispielsweise 100g.
  2. Jetzt wird ein kleines Wasserbad in einem Becherglas bereitet. Das Gewicht wird erneut in an die Federwaage gehängt, aber jetzt taucht der Körper in das Wasser ein.
  3. Das Gewicht des Körpers beträgt jetzt nur noch 80g. Jetzt wird die Differenz aus diesen beiden Werten bestimmt: 100-80=20. Der Körper hat also 20g Wasser verdrängt; das Volumen des Körpers beträgt also 20cm3 .
  4. Um jetzt die Dichte des Körpers zu ermitteln, müssen die Werte in folgende Formel eingesetzt werden: Dichte = m/V
  5. Für m= Masse kann jetzt 100g eingesetzt werden. Das Volumen der verdrängten Flüssigkeit beträgt 20cm3. Als Ergebnis für die Dichte erhalten Sie also 5g/cm3

Es sind unterschiedliche Ausführungen der hydrostatischen Waage erhältlich, die sich zwar vom Aufbau unterscheiden, jedoch nach einem einheitlichen Prinzip funktionieren.

   
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