الكثافة هي النسبة بين الكتلة والحجم أو الكتلة لكل وحدة حجم، وهي مقياس لمقدار الأشياء في وحدة الحجم (متر مكعب أو سنتيمتر مكعب). هذا ما هو مفهوم الكثافة.
ما هو مفهوم الكثافة
الكثافة هي في الأساس مقياس لمدى تكدس المادة معًا. اكتشف العالم اليوناني أرخميدس مبدأ الكثافة، لكن من السهل حسابها إذا كنت تعرف الصيغة وفهمت الوحدات المرتبطة بها.
أهمية الكثافة
استخدم أرخميدس مفهوم الكثافة لفضح الاحتيال، والكثافة تعبر عن العلاقة بين الكتلة والحجم، وكلما زاد حجم الجسم في مساحة معينة كلما زادت كثافته ومن المهم أن نتذكر على الرغم من أن هذه العلاقة لا تتعلق فقط بمدى التقارب معًا ذرات عنصر أو جزيئات المركب، تتأثر الكثافة أيضًا بالكتلة الذرية لعنصر أو مركب، نظرًا لأن المواد المختلفة لها كثافة مختلفة، تعد قياسات الكثافة طريقة مفيدة لتحديد المواد.
ما هو مفهوم الكثافة
احسب الكثافة
على سبيل المثال، كيف يمكنك التمييز بين طن متري من الريش مقابل طن متري من الطوب إذا كنت لا تستطيع رؤيته؟
سيكون للطن المتري من الريش أو الطوب كتلة مماثلة تبلغ 1000 كيلوجرام (طن متري واحد) ومع ذلك فإن طنًا متريًا من الريش سيشغل حجمًا يقارب 400 مليون سم 3 (حجم أربع مقطورات شاحنات تقريبًا)، في حين أن طنًا متريًا واحدًا من سيشغل الطوب نصف مليون سم فقط 3 (على سبيل المثال، يكون تلفزيون بشاشة كبيرة من الطوب أكثر كثافة من الريشة لأن كتلته معبأة في حجم أصغر. وهذه العلاقة بين الكتلة وحجم المادة هي التي تحدد الخاصية الفيزيائية للكثافة :
الكثافة = الكتلة / الحجم
تُعرّف الكثافة بأنها نسبة كتلة الجسم إلى حجمه، كما هو موضح في المعادلة أعلاه لأنها نسبة تظل فيها كثافة مادة ما كما هي دون اعتبار لكمية تلك المادة.
لذلك أطلق على الكثافة وخاصية مكثف المادة. الكتلة هي كمية المادة في جسم ما وتقاس عادةً بوحدات الجرام (جم).
الحجم هو مقدار المساحة التي تشغلها كمية من المادة ويتم التعبير عنها عادةً بالسنتيمتر المكعب (سم 3) أو بالملليترات (مل) (1 سم 3 = 1 مل).
لذلك فإن الوحدات الشائعة المستخدمة للتعبير عن الكثافة هي جرامات لكل مليلتر (جم / مل) وجرام لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم 3).
لنلقي نظرة على مثال. كتلة نموذجية للقرميد تبلغ 2268 جم ويحتل حجمًا 1230 سم 3 باستخدام الصيغة أعلاه، يمكننا حساب كثافة الطوب:
كثافة الطوب = كتلة الطوب / حجم الطوب
كثافة الطوب = 2268 جم / 1230 سم 3
كثافة الكوب = 1.84 جم / سم 3
يمكن في بعض الأحيان الخلط بين الكثافة في أذهاننا من حيث الوزن لأن كثافة كائنين متساويين في الحجم ستكون أثقل.
تذكر أن العلاقة بين الكتلة والحجم هي التي تحدد الكثافة وليس الحجم أو الكتلة وحدهما، أو حتى مدى قرب الذرات أو الجزيئات.
ما هو مفهوم الكثافة
أمثلة الكثافة
تحدث أمثلة على الكثافات النسبية، أو الكثافات المختلفة في المواد المختلفة، طوال الحياة اليومية.
- عندما ينسكب الزيت في المحيط، يرتفع الزيت لأنه أقل كثافة من الماء، مما يخلق بقعة زيت على سطح المحيط.
- كوب الستايروفوم أقل كثافة من كوب السيراميك، لذلك سيطفو كوب الستايروفوم في الماء وسيغرق الكوب الخزفي.
- يطفو الخشب بشكل عام على الماء لأنه أقل كثافة من الماء. عادة ما تغرق الصخور، التي عادة ما تكون أكثر كثافة من الماء.
- ترتفع بالونات الهيليوم لأن الهيليوم أقل كثافة من الهواء المحيط، بمرور الوقت يهرب الهيليوم من البالون ويتم استبداله بالهواء مما يتسبب في هبوطه.
- يطفو الزيت على الخل لأنه أقل كثافة.
ما هو مفهوم الكثافة
