كيف تقاس الكثافة ؟.. بوحدة ماذا 

كتابة: Sana Mallah آخر تحديث: 18 نوفمبر 2022 , 13:46

تقاس الكثافة بوحدة

كيلوغرام لكل متر مكعب Kg /  m³ >

بشكل عام وهي الوحدة المعتمدة في النظام الدولي. ولكن تقاس الكثافة للمادة بوحدة تعتمد على وحدة الكتلة للمادة ووحدة الحجم للمادة. حيث تقاس الكثافة بوحدة غرام لكل سم مكعب g / cm³ للمواد الصلبة، وتقاس الكثافة بوحدة غرام لكل ملليلتر g / ml للمواد السائلة، وكذلك تقاس الكثافة بوحدة g / L للمواد الغازية.

يمكن النظر إلى الكثافة على أن الكثافة هي العلاقة بين كتلة المادة وحجم المادة. والكثافة هي التي تظهر الثقل النسبي للمادة في الحجم الثابت للمادة. والكثافة هي خاصية فيزيائية للمواد وبالتالي المواد المختلفة لها كثافة مختلفة. تُعبر الكثافة عن علاقة كتلة الجسم أو المادة بالنسبة للحجم، بحيث تزداد كثافة المادة كلما زادت كتلتها وتنقص كثافة الكتلة كلما نقصت كتلتها.

وحدات الكثافة الأخرى

عند الحديث عن وحدات الكثافة الأخرى على الرغم من أنها ليست جزءًا من النظام الدولي للوحدات، تشمل هذه الوحدات الأخرى:

  • غرام لكل مليلتر g / ml
  • طن متري لكل متر مكعب t / m3
  • كيلوغرام لكل لتر kg / L
  • ميغاغرام لكل متر مكعب mg / m3
  • وحدة غرام لكل سم مكعب g / cm3
  • وحدة كيلوغرام لكل ديسيمتر مكعب kg / dm3

بالإضافة إلى ذلك ، في نظام cgs تقاس الكثافة بالغرام لكل سنتيمتر مكعب g / cm3

[1]

ما هي الكثافة

الكثافة هي عبارة عن خاصية فيزيائية للمواد وتعرف الكثافة على أنها العلاقة بين كتلة المادة وحجم المادة.

وتقاس كثافة المادة بوحدة كيلوغرام لكل متر مكعب حيث تقاس كتلة المادة بوحدة كيلوغرام وتقاس حجم المادة بوحدة المتر المكعب. تحدد الكثافة ضيق الجسيمات الموجودة داخل المادة.

كلما كانت الجسيمات أكثر إحكاما، كلما زادت كثافة المادة وكذلك كلما كانت الجسيمات أقل إحكامًا كلما نفصت كثافة المادة. الكثافة عبارة عن خاصية مجمعة لا تعتمد على حجم أو كمية المادة. تظل كثافة المادة ثابتة عند درجة حرارة ثابتة. المواد المختلفة لها كثافة مختلفة، مما يتيح التعرف على مادة غير معروفة من خلال تقييم كثافتها. [2]

كيف تقاس الكثافة

الكثافة هي العلاقة بين كتلة المادة وحجم المادة. تقاس الكثافة من خلال قسمة كتلة المادة أو الجسم على حجم المادة أو الجسم. ومن الممكن قياس حجم الجسم من خلال ضرب الطول في العرض في الارتفاع. في الحقيقة، من الممكن قياس الكثافة بأكثر من طريقة. الطريقة الأكثر دقة من أجل قياس كثاقة مادة صلبة أو مادة سائلة أو مادة غازية هي من خلال قسمة كتلة المادة بوحدة الكيلوغرام على حجم المادة (ضرب الطول في العرض في الارتفاع) بوحدة المتر المكعب.

أي من الممكن قياس الكثافة للمادة باستخدام المعادلة التالية: الكثافة = الكتلة ÷ الحجم.

وحدة الكثافة في النظام الدولي للوحدات هي كيلوغرام لكل متر مكعب  kg / m3  . كثافة الماء هي حوالي 1000 كيلوغرام لكل متر مكعب kg / m3  . وكثافة الهواء حوالي 1.2 كيلوغرام لكل متر مكعب kg / m3  . إذا وضعت الأجسام الصلبة في الماء وغرقت، هذا يعني أم كثافة هذه الأجسام الصلبة  تزيد عن كثافة الماء وهي (1000 كيلوغرام لكل متر مكعب). والعكس صحيح أيضا.

وفي نفس الصدد، إذا وضعت عدة سوائل غير قابلة للامتزاج أو للندماج مع بعضها البعض في نفس الحاوية فإن أقل هذه السوائل كثافة سوف ترتفع إلى الأعلى وأكثر هذه السوائل كثافة سوف تنخفض إلى الأسفل. ينطبق هذا الأمر على المواد الغازية أيضًا ولكن في كثير من الأحيان يكون من الصعب رؤيتها لأن الغازات تميل إلى الاختلاط مع بعضها البعض بسهولة شديدة. [3]

العوامل التي تؤثر على قياس الكثافة

  • درجة الحرارة
  • فقاعات الهواء أو الشوائب
  • ضغط الهواء للسائل
  • اللزوجة

درجة الحرارة
في الحقيقة، من الممكن أن يكون لتغيير درجة الحرارة بمقدار 0.1 درجة مئوية تأثير قدره 0.0001 على الكثافة المقاسة. تؤثر درجة الحرارة على المساحة اللازمة لوجود الذرات في الجزيء. حيث يزداد الاهتزاز مع ارتفاع درجة الحرارة وهذا يؤدي إلى تباعد الذرات بشكل أكبر وبالتالي انخفاض قيمة الكثافة. لذلك ، كلما ارتفعت درجة الحرارة زاد الحجم وانخفضت الكثافة. وكلما انخفضت درجة الحرارة  نفص الحجم وارتفعت الكثافة. لكن كتلة المادة لا تتغير. والاستثناء الوحيد لهذه القاعدة هو الماء السائل.

فقاعات الهواء أو الشوائب
يمكن أن تسبب فقاعات الهواء أو الشوائب الموجودة في السائل المقاس اختلافًا كبيرًا في الكثافة المقاسة. وذلك لأن الكثافة هي العلاقة بين كتلة المادة وحجم المادة. وفي حال وجود فقاعات هواء أو شوائب، فإن الكتلة التي تم قياسها وعرضها للمادة بواسطة الميزان على سبيل المثال ستكون غير صحيحة. وهذا يؤدي بدوره إلى الحصول إلى قيمة كثافة غير صحيحة. وتعتبر فقاعات الهواء والشوائب من أكثر العوامل التي تؤثر على قياس الكثافة.

ضغط الهواء للسائل
إذا كنت على ارتفاع 3.930 مترًا فوق مستوى سطح البحر فسيكون الضغط الجوي المحلي أقل مما هو عليه عند ارتفاع 0 متر أو عند مستوى سطح البحر. هذا يعني أن ضغط الهواء مرتبط ارتباطًا مباشرًا بالارتفاع. ولذلك يجب مراعاة المعلومات التالية:

الغاز (مثل الهواء) هو سائل قابل للانضغاط يغير حجمه عند ضغوط مختلفة.

السوائل (مثل الماء) تعتبر سوائل غير قابلة للضغط ، لذا لا يتغير حجمها عند ضغوط مختلفة. إذا تم تطبيق ضغط هواء مرتفع للغاية، فقد تصبح السوائل قابلة للانضغاط ، ولكن هذا ليس هو الحال بالنسبة لأغراض قياس الكثافة التحليلية.

في قياس الكثافة باستخدام أداة يدوية، لا تؤخذ قيمة ضغط الهواء في الاعتبار. في حين تتميز أجهزة قياس الكثافة الرقمية الحديثة بمقياس مدمج (مستشعر ضغط) لقياس ضغط الهواء المحلي ، والذي يحدد تلقائيًا قيمة كثافة الهواء المرجعية. في الحقيقة، تعتبر قيمة كثافة الهواء مهمة للغاية لأن للضغط تأثير على قيمة الهواء وبالتالي على كل القياسات بعد ذلك.

اللزوجة
تعتبر اللزوجة من العوامل التي تؤثر على قيمة الكثافة المقاسة. على الرغم من أن اللزوجة ليس لها علاقة مباشرة بقيمة الكثافة المقاسة إلا أنه مع ذلك من الممكن أن تؤثر اللزوجة على قيمة الكثافة المقاسة اعتمادًا على الطريقة المستخدمة لذلك مثل مقياس الهيدرومتر ومقياس الكثافة الرقمية وغير ذلك. من الممكن أن يحدث خطأ في قيمة الكثافة المقاسة بسبب اللزوجة. [4]

إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى