یکی از خواص مهم یک جسم، چگالی است که به آن چگالی نیز میگویند. چگالینیا. اصطلاح جالب، چگالی است. چگالی نسبت جرم به حجم یک ماده است. از نظر ریاضی، به صورت زیر نوشته میشود:
ρ = m/V
(ρ به صورت «رو» خوانده میشود) یک حرف یونانی است که معمولاً برای بیان چگالی، m جرم و V حجم استفاده میشود.
سیستم بینالمللی واحدها چگالی کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³) است3برای واحدهای CGS، یعنی سانتیمتر، گرم و ثانیه، واحد چگالی بر حسب گرم بر سانتیمتر مکعب (gr/cm³) بیان میشود.3).
در ادامه دادههای چگالی برای چندین جسم آمده است.
چگالی جسم ذکر شده در جدول بالا، چگالی جسم در دمای 0 درجه سانتیگراد است.o درجه سانتیگراد و فشار ۱ اتمسفر (اتمسفر = واحد فشار)
چگالی هوا و مایع
چگالی یک سیال با چگالی یک جامد متفاوت است. آهن یا چوب در هر قسمت چگالی یکسانی دارند. این با سیالاتی مانند هوا یا آب متفاوت است. هرچه هوا از سطح دریا بالاتر باشد، چگالی آن کمتر است. دلیل این امر این است که نیروی جاذبه با ارتفاع کاهش مییابد. هرچه بالاتر بروید، نیروی جاذبه کمتر میشود، بنابراین مقدار هوای کشیده شده نیز کاهش مییابد. مقدار هوای نزدیک سطح دریا بیشتر از مقدار هوای بالای کوه است. در همان فضا یا حجم، هوای نزدیک دریا جرم بیشتری دارد و بنابراین چگالی بیشتری دارد. برعکس، هوای بالای کوه جرم کمتری دارد و بنابراین چگالی کمتری دارد. هرچه از سطح دریا دورتر باشید، چگالی هوا کمتر است.
در مورد چگالی آب، مثلاً آب دریا چطور؟ هوا از اتمها یا مولکولهای جداگانه و متحرک تشکیل شده است، بنابراین مقدار هوا تا حد زیادی تحت تأثیر قدرت نیروی گرانشی وارد بر آن قرار دارد. برعکس، مولکولهای آب به تنهایی وجود ندارند و از یکدیگر جدا نیستند؛ آنها به هم متصل هستند و به راحتی حرکت نمیکنند. بنابراین، تعداد مولکولهای آب در سطح دریا تفاوت چندانی با تعداد مولکولهای آب در بستر دریا ندارد. بنابراین چگالی آب دریا در سطح تقریباً برابر با چگالی آب دریا در بستر دریا است، حتی اگر ارتفاع متفاوت باشد.
تأثیر تغییرات دما و حجم بر چگالی مایعات
هر جسمی با افزایش دما منبسط میشود (حجمش افزایش مییابد) و با کاهش دما منقبض میشود (حجمش کاهش مییابد). به جز آب در دمای ۰ تا ۴ درجه سانتیگراد. مثالهای زیر این موضوع را توضیح میدهند. آیا تا به حال حادثهای را تجربه کردهاید که در آن چرخ یک موتورسیکلت پارک شده، حتی بدون وجود هیچ نشتی، پنچر شده باشد؟ چرخ موتورسیکلت به دلیل کاهش حجم هوای داخل چرخ پنچر شده است. حجم هوا به دلیل کاهش دمای هوا کاهش یافته است. این اتفاق زمانی میافتد که دمای هوا بسیار سرد باشد. مثال دیگر. لطفاً یک بادکنک لاستیکی را باد کنید تا منبسط شود و سپس دهانه بادکنک را ببندید تا هوا خارج نشود. بادکنک را در جای گرم خشک کنید. مشاهده کنید چه اتفاقی برای بادکنک میافتد! بادکنک خواهد ترکید زیرا حجم هوای داخل بادکنک به دلیل افزایش دمای هوا افزایش مییابد. خاصیت ارتجاعی لاستیک قادر به تحمل انبساط هوا نیست، بنابراین بادکنک میترکد.
دو مثال بالا نشان میدهند که حجم یک سیال، چه مایع و چه گاز، میتواند با تغییر دمای آن تغییر کند. جرم هوای داخل یک چرخ یا بادکنک بسته ثابت میماند؛ فقط حجم آن تغییر میکند. تغییرات حجم باعث تغییر چگالی هوا میشود.