الكثافة والوزن النوعي

كثافة المادة والوزن النوعي

كثافة

تُعدّ الكثافة إحدى الخصائص المهمة للمادة. الكثافة هي نسبة كتلة المادة إلى حجمها. رياضياً، تُكتب على النحو التالي:

ρ = m/V

يُستخدم الحرف اليوناني ρ عادةً للدلالة على الكثافة، بينما يرمز m إلى الكتلة، وV إلى الحجم. تختلف كثافة السوائل المتجانسة اختلافًا جوهريًا عن كثافة المواد الصلبة المتجانسة. فالحديد أو الجليد، على سبيل المثال، لهما نفس الكثافة في جميع أجزائهما. وهذا يختلف عن السوائل، كالغلاف الجوي أو الماء. ففي الغلاف الجوي للأرض، كلما ارتفعنا عن سطح الأرض، انخفضت الكثافة، بينما في مياه البحر، على سبيل المثال، كلما زاد العمق، زادت الكثافة. وتعتمد كثافة السوائل المتجانسة على عوامل بيئية كدرجة الحرارة والضغط.

يُقاس الكثافة في النظام الدولي للوحدات بالكيلوغرام لكل متر مكعب (كجم/م³ ⁾ . أما في نظام الوحدات CGS، أي السنتيمترات والجرامات والثواني، فتُقاس الكثافة بالجرام لكل سنتيمتر مكعب (جم/سم³ ⁾ . فيما يلي بيانات الكثافة لعدة مواد.

ZAT	الكثافة (كجم/ م³ )
سائل
هواء مياه البحر دارة بنسين الزئبق	1,00 × 10 3 1,03 × 10 3 1,06 × 10 3 0,68 × 10 3 13,6 × 10 3
صلب
Es الألومنيوم فُولاَذ EMAS جيلاس خشب تيمباغا تيماه تولانغ	0,92 × 10 3 2,70 × 10 3 7,8 × 10 3 19,3 × 10 3 2,4 – 2,8 × 10 3 0,3 – 0,9 × 10 3 8,9 × 10 3 11,3 × 10 3 1,7 – 2.0 × 10 3
المواد الغازية
أودارا الهليوم الهيدروجين بخار الماء (100 درجة مئوية)	1,293 0,1786 0,08994 0,6

إن كثافة المادة المذكورة في الجدول أعلاه هي كثافة المادة عند درجة حرارة 0 ^درجة مئوية وضغط 1 ضغط جوي (الضغط الجوي = وحدة الضغط).

الكثافة النوعية

الكثافة النسبية هي نسبة كثافة المادة إلى كثافة الماء. ويمكن حسابها بقسمة كثافتها على 103 ^كجم /م³ ⁽ كثافة الماء). الكثافة النسبية ليس لها أبعاد.

إذا كانت كثافة جسم ما أقل من كثافة الماء، فإن هذا الجسم سيطفو. ويكون وزنه النوعي أقل من 1. وعلى العكس، إذا كانت كثافة جسم ما أكبر من كثافة الماء، فإن وزنه النوعي أكبر من 1. وفي هذه الحالة، سيغرق الجسم.