Physik: Dichte von Helium

[Der Martin]

Hallo Klaus,

Ich möchte gerne die Dichte von 1 Heliumatom errechnen.

bist du sicher? Die "Dichte eines Atoms" ist normalerweise keine Größe, die den Normalsterblichen, den Techniker, oder den Ingenieur interessiert - allenfalls vielleicht einen Kernphysiker.

Dazu habe ich folgende Daten:
Radius: 128*10^-12 m
Masse: 4u = 4*1.66*10^-27 kg
Volumen: 4/3 * pi * r^3 = 8,78*10-30 m³

Die Masse stimmt etwa, beim Radius (und dementsprechend beim Volumen) habe ich keine Ahnung - aber die Größenordnung passt.

Dichte = Masse/Volumen
Errechnet man die Dichte aber so, erhält man ~750 kg/m³, allerdings ist die Dichte von Helium nur rund 0,18 kg/m³.
Weiß jmd. wo mein Denkfehler liegt.

Allerdings: Du setzt die Dichte des Stoffs mit der Dichte seiner Atome gleich. Du vergisst, dass bei submikroskopischer Betrachtung jeder Stoff ein masse- und materieloses "Nichts" ist, in dem nur vereinzelt ein paar Atome rumlungern. Bei Gasen ist es ganz besonders extrem, da die einzelnen Moleküle (oder, wie hier beim Helium, Atome) frei beweglich sind und kaum Wechselwirkungen untereinander haben. Interessanterweise ist bei Gasen die Anzahl der Atome pro Volumeneinheit nahezu unabhängig vom Stoff, und Helium verhält sich hier fast ideal. Bei Normalbedingungen (20°C, 1013mbar) nimmt 1mol (also 6.02*10^23 Teilchen) ein Volumen von ca. 22.4l ein (Avogadro).

Beim Helium haben wir dann also

4*1.66*10^-27 kg  *  6.02*10^23
 -------------------------------   =   0.178 g/l   q.e.d.
             22.4l

Schönen Tag noch,
 Martin