مفهوم الكثافة
تُعرف الكثافة (بالإنجليزية: Density) بأنها كتلة المادة لكل وحدة حجم، ويمكن تعريفها أيضًا بأنها النسبة بين كتلة المادة وحجمها، ويشير مصطلح الكثافة في الفيزياء تحديدًا إلى مقدار تقارب وتراص جزيئيات المادة مع بعضها البعض، فكلما كانت كثافة المادة أكبر، كلما كان التقارب بين جزيئاتها أكبر، أما إذا كانت كثافة المادة قليلة، فهذا يعني أن تقارب وتراص جزئيات المادة ضعيف أيضًا.[١][٢]
طريقة حساب الكثافة
يتم حساب الكثافة في الفيزياء باستخدام قانون رياضي يربطها بكل من كتلة المادة (بالإنجليزية: mass) وحجم المادة (بالإنجليزية: volume)، وهو كالآتي:[١][٣]
الكثافة = الكتلة / الحجم
بالرموز:
d = M / V
حيث إن:
d: كثافة المادة وتقاس بوحدة الغرام لكل سنتيمتر مكعب (غم/سم3)، أو بوحدة الكيلوغرام لكل متر مكعب (كغم/م3).
M: كتلة المادة وتقاس بوحدة الغرام (غم)، أو بوحدة الكيلوغرام (كغم).
V: حجم المادة ويقاس بوحدة السنتيمتر المكعب (سم3)، أو بوحدة المتر المكعب (م3).
يوضح قانون حساب الكثافة السابق أن مقدار كثافة المادة يتناسب طرديًا مع كتلتها عن ثبوت حجمها، ويتناسب عكسيًا مع حجمها عند ثبوت كتلتها.
أمثلة على طريقة حساب الكثافة
فيما يأتي بعض الأمثلة التي توضح كيفية حساب الكثافة باستخدام القانون الرياضي السابق:[٣][٤]
لبنة من الملح؛ أبعادها 10 سم × 10 سم × 2 سم، وكتلتها 433 غرامًا، فكم تبلغ كثافتها بوحدة الغرام لكل سنتيمتر مكعب؟
الكثافة = الكتلة / الحجم
الكثافة = 433 / (10 × 10 × 2)
الكثافة = 433 / 200
الكثافة = 2.165 غرام لكل سنتيمتر مكعب.
احسب كثافة الماء إذا كانت كتلته 1160 كيلو جراماً، وحجمه 1 متر مكعب؟
الكثافة = الكتلة / الحجم
الكثافة = 1160 / 1
الكثافة = 1160 كيلو جرام لكل متر مكعب.
إذا وُجدت صخرة لامعة بحجم 0.042 سم3 وكتلة 0.14 جرام، فهل هي من الجرافيت أم الماس؟ علمًا بأن كثافة الجرافيت تساوي 2.266 جم / سم3، أما كثافة الماس، فهي تساوي 3.51 جم / سم3.
لتحديد نوع الصخرة التي تم العثور عليها يجب أولًا حساب كثافتها، وذلك كالآتي:
الكثافة = الكتلة / الحجم
الكثافة = 0.14 / 0.042
الكثافة = 3.34 غرام لكل سنتيمتر مكعب.
إذًا الصخرة التي تم العثور عليها هي من الماس؛ لأن كثافتها مقاربة جدًا لكثافته، ولكنها بعيدة عن كثافة الجرافيت.
إذا علمت أن حجم قطعة من المعدن 30 سم3، ومقدار كثافتها هو 2 غم / سم3، فما مقدار كتلتها؟
الكثافة = الكتلة / الحجم
وعليه فإن:
الكتلة = الكثافة × الحجم
الكتلة = 2 × 30 = 60 غراماً
إذا علمت أن كثافة مادة ما 5 جرامات لكل سم3، وكتلتها 15 جراماً، احسب حجمها.
الكثافة = الكتلة / الحجم
وعليه فإن:
الحجم = الكتلة / الكثافة
الحجم = 15 / 5
الحجم = 3 سم3
المراجع
- ^ أ ب "density", britannica, Retrieved 6/6/2023. Edited.
- ↑ "Density Overview, Formula and Examples", study, Retrieved 6/6/2023. Edited.
- ^ أ ب "An Introduction to Density: Definition and Calculation", thoughtco, Retrieved 6/6/2023. Edited.
- ↑ "Unit of Density", byjus, Retrieved 6/6/2023. Edited.
