وحدة الكثافة

بادئ ذي بدء ، من الضروري معرفة العوامل التي تساهم في اختلاف الكثافة قبل الرجوع إلى وحدة قياس الكثافة. هذه العوامل هي:

كثافة مختلطة

  • يحدث بسبب الحالة المختلفة للجسيمات التي تحتوي عليها المادة ؛ قد تحتوي المادة على جزيئات سائلة وغازية في نفس الوقت ، وهذا يؤثر على كثافة هذه المادة.

كتلة الذرة

  • تحتوي بعض المواد على بروتونات ونيوترونات أكثر من غيرها ، مما يؤدي إلى امتلاكها كتلة كبيرة لأن كتلة البروتونات والنيوترونات أكبر من كتلة الإلكترونات. لذلك ، فإن المواد التي تحتوي على إلكترونات أكثر من البروتونات والعصبونات تكون أقل في الكتلة.

هيكل الروابط الذرية وقوة الترابط للجزيئات

  • يؤثر ترابط الجسيمات معًا ، وكذلك ترابط الذرات ، على التركيب البلوري للمادة ، مما يؤدي إلى تريندات أو انخفاض كثافة المادة. بمعنى أن الروابط الضعيفة تحتوي على ذرات أقل لكل وحدة مساحة من الروابط التي تحتوي على ذرات أكثر.

وحدة قياس الكثافة لبعض المواد

  • تبلغ كثافة الثلج 0 درجة مئوية ، أي ما يعادل 0.917 جرامًا لكل مليلتر.
  • تبلغ كثافة الماء عند درجة حرارة 4 درجات مئوية 1 جرام لكل مليلتر.
  • كثافة الذهب 19.31 جرام لكل مليلتر
  • تبلغ كثافة خشب البلسا 0.12 جرام لكل مليلتر
  • كثافة الهيليوم عند 25 درجة مئوية هي 0.000164 جرام لكل مليلتر
  • تبلغ كثافة الدهون في جسم الإنسان 0.94 جرامًا لكل مليلتر.
  • كثافة الهواء الجاف 25 درجة مئوية ، أي ما يعادل 0.001185 جرامًا لكل مليلتر.
  • تبلغ كثافة سكر المائدة 159 جرامًا لكل مليلتر.
  • تتراوح كثافة الفلين بين 0.22 – 0.26 جرام لكل مليلتر.
  • كثافة الزئبق 13.5 جرام لكل مليلتر.
  • تبلغ كثافة الأرض المقدرة 5.54 جرام لكل مليلتر.
  • تقدر كثافة خشب الصنوبر من 0.35 إلى 0.50 جرام لكل مليلتر.
  • كثافة الحديد 7.80 جرام لكل مليلتر
  • تقدر كثافة الملح بـ 2.16 جرام لكل مليلتر
  • كثافة الألمنيوم 2.70 جرام لكل مليلتر.

قانون وحدة قياس الكثافة

  • لا يمكن حساب وحدة قياس الكثافة بشكل مباشر ، ولكن يجب قياسها من خلال قانون رياضي ، وهو: الكثافة = الكتلة ÷ الحجم ، إذا كانت وحدة الكتلة بالكيلوجرام ووحدة الحجم بالمتر المكعب ، فهذا يعني أن وحدة الكثافة هي كيلوجرام لكل متر مكعب وهذا حسب النظام الدولي. الوحدات أكثر وحدات الكثافة شيوعًا هي جرام لكل مليلتر أو جرام لكل لتر.

ما هو تأثير درجة الحرارة على الكثافة

  • لا توجد قاعدة ثابتة لتأثير درجة الحرارة على الكثافة. القاعدة السائدة في معظم الحالات هي أن المواد الغازية لها كثافة منخفضة بشكل دائم ، وبعد ذلك في درجة الكثافة ، تكون المواد السائلة والصلبة هي الأكثر كثافة ، ولكن في بعض الأحيان تكون كثافة المواد السائلة أكبر من المواد الصلبة الأخرى.
  • يمكن أن ترتبط علاقة درجة الحرارة بالطاقة الحركية للذرات أو الجزيئات في المادة الصلبة والسائل بشكل عام ، ويمكن أن ترتبط درجة الحرارة مباشرة بالحجم فيما يتعلق بالمواد الغازية.

كيف تؤثر درجة الحرارة على وحدة كثافة الماء النقي

  • تنخفض كثافة الماء مع زيادة درجة الحرارة بسبب وجود المزيد من الطاقة الحركية للجزيئات ، مما يؤدي إلى احتلال جزيئات الماء النقي مساحة أكبر مع زيادة درجة الحرارة.

ما هو تأثير درجة الحرارة على كثافة السوائل النقية

  • السوائل التي تشكل روابط هيدروجينية مع نفسها ، مثل الإيثانول النقي ، لا تشتمل على بنية شبكية ثلاثية الأبعاد كما هو الحال مع الماء ، لذلك تنخفض كثافة هذا السائل مع انخفاض درجة الحرارة ، على عكس الماء ، وتتصرف معظم السوائل النقية مثل الإيثانول .

التطبيقات التي تستخدم فيها الكثافة

  • من خلال معرفته بقانون الكثافة ، يمكن للعالم التعرف على قيمة كثافة كائن أو مادة معينة مثل بطارية السيارة ونسبة الشحن – على سبيل المثال – اكتشاف الأمراض المتعلقة بفحص الدم لأن الدم له قيمة كثافة محددة و تريندات هو مؤشر على أن خلايا الدم الحمراء زائدة مما يعني أن الفرد يعاني من مرض مثل التهاب المفاصل أو الجفاف.
  • يشار إلى أن العالم اليوناني أرخميدس هو من اكتشف مبدأ الكثافة المستخدمة بكثرة في الحياة ، مثل معرفة نتائج تفاعل المواد مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، إذا وضع الخشب على الماء فإنه يطفو لأنه أقل كثافة من الماء ، أما إذا وضع الحديد فيغمر في الماء لأن كثافته أعلى من كثافة الماء.
  • يمكن معرفة حركة المواد والغازات في الغلاف الجوي من خلال دراسة وحدة الكثافة لكل مادة ومعرفة قيمة كثافتها.
  • السفن والغواصات وتحديد الأشياء التي تطفو فوق الماء أم لا ، وقد طبق البشر قوانين الكثافة على السفن من خلال صنع خزانات تحمل الهواء بكميات كبيرة وكتلة صغيرة بحيث تصبح السفينة أقل كثافة من أجل أن تطفو. فوق الماء. تكرارا.
  • انسكاب الزيت الذي تكون كثافته أقل من كثافة الماء فيطفو على الماء وبالتالي يسهل تنظيفه حتى لا يضر بالبيئة
  • أنظمة السباكة التي تستفيد من معرفة قيمة الكثافة من خلال معرفة تدفق السوائل عبر الأنابيب من خلال معادلة برنولي والمستخدمة لمفهوم الحفاظ على الطاقة. والنتيجة هي أن سرعة السوائل وضغطها وارتفاعها تتأثر بكثافة هذا السائل. هذا يساعد المهندسين على تصميم السدود ومشاريع السباكة واسعة النطاق.
  • يشرح توزيع وزن الطائرة من خلال معادلة برنولي أيضًا قدرة الطائرة على الطيران ، على الرغم من أنها تعتمد أساسًا على الضغط والسرعة وليس على الكثافة ؛ ومع ذلك ، تلعب الكثافة دورًا إضافيًا أثناء الطيران في توزيع الوزن على متن الطائرة.

العوامل المؤثرة على قيمة الكثافة ووحدة الكثافة

درجة الحرارة

  • فكلما زاد ارتفاعه زادت طاقة جسيماتها مما يؤدي إلى ابتعادها عن بعضها مما يزيد من حجم المادة ويقلل من قيمة كثافتها وهذا يعني أن العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة علاقة مباشرة ولكن بينها قيمة الكثافة هي معكوسة.

ضغط

  • إذا تعرض الجسم لضغط مرتفع ، فإن هذا يتسبب في انغلاق جزيئاته من بعضها البعض ، مما يقلل من حجمه ويزيد من كثافته. مما يعني أن العلاقة بين الضغط والحجم هي علاقة عكسية ، ولكن بينها وبين قيمة الكثافة ، فهي علاقة مباشرة.

كيف تحسب كثافة المادة

ذكرنا في السطور السابقة أن قانون الكثافة هو: الكثافة = الكتلة / الحجم وهذا يعني ما يلي:

  • إذا كان وزن مكعب السكر 11.2 جرامًا وقياسه 2 سم لجانب واحد ، فسيتم حساب كثافة هذا المكعب بعد الحصول على حجم هذا المكعب بطول المكعب أي 2 × 2 × 2 = 8 ، وبالتالي فإن الحجم المكعب 8 سم. وهكذا يمكن حساب الكثافة على النحو التالي: الكثافة = 11.2 × 8 = 1.4 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
  • إذا كان هناك محلول من الماء والملح بكمية 25 جرام من الملح ووضعهما في 250 مل من الماء فكيف يتم حساب كثافة الماء المالح؟ إذا كانت كثافة الماء = 1 جرام / مل ؛ في البداية ، من الضروري حساب كتلة وحجم المحلول الملحي بالطريقة التالية:
  • كتلة الماء = كثافة الماء × حجمه ، أي 1 × 250 = 250 جرامًا. وهكذا فإن كتلة الماء الممزوج بالملح تساوي كتلة الملح + كتلة الماء ، أي 25 + 250 = 275 جرامًا. هذا يعني أن كثافة الماء المالح تساوي الماء المالح / حجم الماء = 275/250 = 1.1 جرام لكل مليمتر مكعب.

ذكرنا في السطور السابقة وحدة قياس الكثافة ، والعوامل التي تؤثر على قياس الكثافة وكيف تؤثر درجة الحرارة على الماء النقي أو السوائل مثل الإيثانول النقي ، كما أوضحنا قيمة الكثافة لبعض المواد سواء كانت سائلة. ، غازية أو صلبة.