Volumeneinheiten umrechnen

Inhaltsverzeichnis zum Thema

• Wiederholung bekannter Längen- und Volumeneinheiten
• Längeneinheiten
• Volumeneinheiten
• Umrechnung durch Darstellung in verschiedenen Längeneinheiten
• Umrechnung mit der Potenzregel für Produkte
• Umrechnungsfaktoren

Wiederholung bekannter Längen- und Volumeneinheiten

Längeneinheiten

Bevor wir anfangen, verschiedene Volumeneinheiten ineinander umzurechnen, sehen wir uns erst noch einmal die zugrunde liegenden Längeneinheiten an. Denn ein Volumen ist im Grunde nichts anderes als der Raum, der von drei verschiedenen Längen eingeschlossen wird. Diese Längen nennen wir dann zum Beispiel Höhe, Breite und Tiefe. Wir betrachten hier die im Alltag gebräuchlichen Einheiten, denn diese Größen können wir bereits gut in die Realität einordnen.

Die grundlegende und wichtigste Längeneinheit ist der Meter $\left(1\,\text{m}\right)$. Von ihm leiten sich alle anderen hier beschriebenen Längeneinheiten ab.

Auf deinem Lineal kannst du unmittelbar Millimeter $\left(1\,\text{mm}\right)$ und Zentimeter $\left(1\,\text{cm}\right)$ ablesen. Die Präfixe „Milli-“ und „Zenti-“ verraten uns, dass es sich hier um ein Tausendstel und ein Hundertstel eines Meters handelt. Zehn Zentimeter bilden außerdem einen Dezimeter $\left(1\,\text{dm}\right)$, also ein Zehntel eines Meters.

All diese Einheiten sind Bruchteile eines Meters. Wir können aber natürlich auch in die andere Richtung gehen und Längeneinheiten betrachten, die Vielfache eines Meters sind. Die einzige im Alltag gebräuchliche Einheit ist hier der Kilometer $\left(1\,\text{km}\right)$, der aus $1000$ Metern besteht.

Fassen wir die bekannten Längeneinheiten, Umrechnungsfaktoren und Rechenregeln kurz zusammen:

$ 1\,\text{mm} \xrightarrow{\cdot 10} 1\,\text{cm} \xrightarrow{\cdot 10} 1\,\text{dm} \xrightarrow{\cdot 10} 1\,\text{m} \xrightarrow{\cdot 1000} 1\,\text{km} $

Erste Rechenregel: Wenn wir von einer kleineren zur nächstgrößeren Einheit gelangen wollen, dann teilen wir durch den zwischen ihnen stehenden Umrechnungsfaktor. Zum Beispiel:

$1\,\text{cm} = 1:10\,\text{dm}=0,1\,\text{dm}$

Zweite Rechenregel: Wenn wir von einer größeren wieder zur nächstkleineren Einheit gelangen wollen, multiplizieren wir mit dem zwischen ihnen stehenden Umrechnungsfaktor. Zum Beispiel:

$ 1\,\text{cm} = 1\cdot 10\,\text{mm} = 10\,\text{mm}$

Dritte Rechenregel: Wenn wir Zwischeneinheiten überspringen und beispielsweise direkt von Millimetern zu Metern gelangen wollen, dann multiplizieren wir alle Umrechnungsfaktoren miteinander, die zwischen den beiden Einheiten stehen:

$ 1\,\text{m} = 1\cdot 10 \cdot 10 \cdot 10\,\text{mm}=1000\,\text{mm}$

Das funktioniert auch, wenn wir von der kleineren zur größeren Einheit springen wollen:

$1\,\text{mm} = 1 :10 :10 :10\,\text{m} = 0,001\,\text{m}$

Volumeneinheiten

Die Volumeneinheiten, die wir hier betrachten, leiten sich direkt von den Längeneinheiten ab. Eine Volumeneinheit erhalten wir jeweils, indem wir uns einen Würfel denken, dessen Kantenlänge einer Längeneinheit entspricht. Die Volumeneinheit hat dann fast den gleichen Namen wie die Längeneinheit, erhält aber jeweils die Vorsilbe „Kubik-“. Ein Beispiel:

Wir betrachten die Längeneinheit Meter $\left(1\,\text{m}\right)$. Hierzu stellen wir uns einen Würfel mit der Kantenlänge $1\,\text{m}$ vor. Dieser hat dann ein Volumen von genau einem Kubikmeter $\left(1\,\text{m}^3\right)$.

Du solltest dir noch merken, dass die Volumeneinheit Kubikdezimeter unter einem anderen Namen sehr viel geläufiger ist. Willst du im Supermarkt einen Kubikdezimeter Milch kaufen, wirst du wahrscheinlich lange suchen – stattdessen wird hier nämlich die Einheit Liter $\left(1\,\text{l}\right)$ verwendet. Ähnlich wie beim Meter gibt es auch hier kleinere Einheiten, die auf dem Liter beruhen. Gebräuchlich ist davon hauptsächlich der Milliliter $\left(1\,\text{ml}\right)$, also ein tausendstel Liter.

Natürlich haben auch Körper, die nicht würfelförmig sind, ein Volumen. Beispielsweise hat eine gewöhnliche Wasserflasche ebenfalls ein Volumen von einem Liter. Wir wissen jetzt also: Diese Wasserflasche hat das gleiche Volumen wie ein Würfel mit der Seitenlänge $1\,\text{dm}$ – das Modell des Würfels dient nur der Veranschaulichung.

Etwas knifflig wird es, wenn wir versuchen, die verschiedenen Volumeneinheiten ineinander umzurechnen. Sehen wir uns einmal an, wie wir das am besten machen.

Umrechnung durch Darstellung in verschiedenen Längeneinheiten

Wir betrachten jetzt wieder einen Würfel mit der Kantenlänge $1\,\text{m}$. Dieser hat das Volumen

$(1\,\text{m})\cdot(1\,\text{m})\cdot(1\,\text{m})=(1\,\text{m})^3=1\,\text{m}^3$

Wir können die Kantenlänge allerdings auch in anderen Einheiten ausdrücken. Beispielsweise gilt $1\,\text{m}=10\,\text{dm}$. Also können wir das Volumen auch folgendermaßen berechnen:

$(10\,\text{dm})\cdot(10\,\text{dm})\cdot(10\,\text{dm})=(10\,\text{dm})^3=1000\,\text{dm}^3$

Jetzt haben wir das Volumen des Würfels in zwei verschiedenen Einheiten ausgedrückt. Der Würfel ist aber der gleiche, sodass auch sein Volumen in beiden Fällen gleich ist! Folglich gilt:

$1\,\text{m}^3=1000\,\text{dm}^3$

Der Umrechnungsfaktor zwischen Kubikdezimetern und Kubikmetern ist also $1000$. Auf diese Art können wir uns die Umrechnungsfaktoren zwischen allen möglichen Volumeneinheiten herleiten, wenn wir die Umrechnungsfaktoren zwischen den entsprechenden Längeneinheiten kennen.

Umrechnung mit der Potenzregel für Produkte

Eine andere Möglichkeit, Volumeneinheiten ineinander umzurechnen, bietet uns die Potenzregel für Produkte. Sie besagt:

Die Potenz eines Produkts ist gleich dem Produkt der Potenzen der Faktoren, also:

$ \left(a\cdot b\right)^n = a^n\cdot b^n$

Diese Regel können wir jetzt auf unsere Längeneinheiten anwenden. Der zweite Faktor wird dabei durch die jeweilige Einheit ersetzt.

Achtung: Da hier nicht zwei Zahlen, sondern eine Zahl und eine Einheit in der Klammer stehen, wird streng genommen kein Produkt gebildet. Die Regel funktioniert zwar trotzdem, du solltest sie aber nur als Merkhilfe ansehen!

Stellen wir uns einen Würfel mit der Kantenlänge $2\,\text{m}$ vor, dessen Volumen wir jetzt in der Einheit Liter ausdrücken wollen. Der Würfel hat das Volumen

$2\,\text{m}\cdot 2\,\text{m}\cdot 2\,\text{m}=\left(2\,\text{m}\right)^3$

(Achtung: Das sind nicht zwei Kubikmeter!) Nun haben wir zwei Möglichkeiten. Wir können entweder das Volumen mit der Potenzregel direkt in Kubikmetern berechnen, oder den Ausdruck in der Klammer zuerst in die gewünschte Längeneinheit bringen und dann darauf die Potenzregel anwenden. Dadurch erhalten wir zwei Werte, die das gleiche Volumen beschreiben – allerdings in verschiedenen Volumeneinheiten:

$1)\quad \left(2\,\text{m}\right)^3 = 2^3\text{m}^3 = 8\,\text{m}^3$

$2)\quad \left(2\,\text{m}\right)^3 = \left(20\,\text{dm}\right)^3 = 20^3\text{dm}^3 = 8000\,\text{dm}^3\,\left(=8000\,\text{l}\right)$

Nun können wir diese Ergebnisse gleichsetzen und durch Kürzen den Umrechnungsfaktor von $\text{m}^3$ zu $\text{dm}^3$ bestimmen:

$8\,\text{m}^3 = 8000\,\text{dm}^3\quad \vert : 8$

$1\,\text{m}^3=1000\,\text{dm}^3$

$1000$ Kubikdezimeter entsprechen also einem Kubikmeter.

Umrechnungsfaktoren

Wenn wir den gerade ermittelten Umrechnungsfaktor zwischen Kubikdezimeter und Kubikmeter (also $1000$) mit dem zwischen Dezimeter und Meter (also $10$) vergleichen, so fällt uns auf:

$ 10^3 = 1000$

Hier sind wir bereits auf eine allgemein gültige Formel gestoßen. Es ist egal, welche Volumeneinheiten wir ineinander umrechnen wollen. Wir müssen nur die Umrechnungsfaktoren zwischen zugrunde liegenden Längeneinheiten kennen, denn es gilt:

(Faktor zw. Längeneinheiten)$^3$ = Faktor zw. Volumeneinheiten

Damit können wir jetzt also die Umrechnungsfaktoren zwischen allen Volumeneinheiten bestimmen:

$1\,\text{mm}^3\xrightarrow{\cdot 1000}1\,\text{cm}^3\xrightarrow{\cdot 1000}1\,\text{dm}^3\xrightarrow{\cdot 1000}1\,\text{m}^3\xrightarrow{\cdot 1\,\text{Mrd.}}1\,\text{km}^3$

Die Rechenregeln sind hier die gleichen wie schon für die Längeneinheiten.

Wie dir vielleicht schon aufgefallen ist, beträgt der Umrechnungsfaktor von $1\,\text{cm}^3$ zu $1\,\text{l}$ genau $1000$. Ein Kubikzentimeter ist also genau ein Tausendstel eines Liters und kann daher auch als Milliliter bezeichnet werden:

$1\,\text{dm}^3 = 1\,\text{l}$

$1\,\text{cm}^3 = 1\,\text{ml}$

Nun kennen wir die Umrechnungsfaktoren zwischen allen im Alltag wichtigen Volumeneinheiten. Sie sind meist weniger intuitiv als bei den Längeneinheiten – beispielsweise enthält ein Kubikkilometer eine Milliarde Kubikmeter, also viel mehr, als die meisten Menschen im ersten Moment schätzen würden!

Du solltest also ein wenig mit den Einheiten rechnen und einige Fragen beantworten, die du vielleicht schon hast oder dir ausdenken kannst (z.B. „Wie viele Kubikmillimeter passen in einen Liter?“). So bekommst du ein Gefühl dafür, in welchem Verhältnis die Einheiten zueinander stehen.