تسلسل إلى الأمام

ما هي كثافة الماء؟ هل يهم ما هي درجة الحرارة؟ كيف يمكنك معرفة كثافة الأجسام والسوائل الأخرى؟

نشرح في هذا الدليل كثافة الماء، ونقدم مخططًا يمكنك استخدامه للعثور على كثافة الماء عند درجات حرارة مختلفة، ونشرح ثلاث طرق مختلفة لحساب الكثافة.

ما هي كثافة الماء؟

الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم المادة. كثافة الماء هي في الغالب 1 جم / سم³, ولكن أدناه كثافة الماء بوحدات مختلفة.

ليس من قبيل الصدفة أن كثافة الماء تساوي 1. الكثافة هي الكتلة مقسومة على الحجم (ρ=m/v)، واستخدم الماء كأساس لتحديد الوحدة المترية للكتلة، وهي السنتيمتر المكعب (1سم).³) من الماء يزن جرامًا واحدًا (1 جم).

لذلك، 1 جرام/1 سم³= 1 جم / سم³مما يمنح الماء كثافته التي يسهل تذكرها. ومع ذلك، تعتمد كثافة الماء الدقيقة على ضغط الهواء ودرجة حرارة المنطقة. ومع ذلك، فإن هذه الاختلافات في الكثافة طفيفة جدًا، لذا ما لم تكن بحاجة إلى معرفة حسابات دقيقة جدًا أو إذا تم إجراء التجربة في منطقة ذات درجة حرارة/ضغط شديدين، فيمكنك الاستمرار في استخدام 1 جم/سم3³لكثافة الماء . يمكنك إلقاء نظرة على الرسم البياني في القسم التالي لترى كيف تتغير كثافة الماء مع درجة الحرارة.

لاحظ أن قيم كثافة الماء هذه صحيحة فقط بالنسبة للمياه النقية. تتميز المياه المالحة (مثل المحيطات) بكثافة مختلفة تعتمد على كمية الملح المذاب في الماء. عادة ما تكون كثافة مياه البحر أعلى قليلاً من كثافة الماء النقي، حوالي 1.02 جم/سم3³إلى 1.03 جرام/سم3³.

كثافة الماء عند درجات حرارة مختلفة

يوجد أدناه جدول يوضح كثافة الماء (جرام/سم3).³) في درجات حرارة مختلفة، تتراوح من أقل من نقطة تجمد الماء (-22 درجة فهرنهايت/-30 درجة مئوية) إلى نقطة الغليان (212 درجة فهرنهايت/100 درجة مئوية).

كما ترون في الرسم البياني، تبلغ كثافة الماء 1 جم/سم 3 فقط³عند 39.2 درجة فهرنهايت أو 4.0 درجة مئوية. بمجرد وصولك إلى ما دون نقطة تجمد الماء (32 درجة فهرنهايت/0 درجة مئوية)، تنخفض كثافة الماء بسبب الجليد أقل كثافة من الماء. ولهذا السبب يطفو الجليد فوق الماء، وعندما تضع مكعبات الثلج في كوب من الماء، فإنها لا تغوص مباشرة إلى القاع.

يوضح الرسم البياني أيضًا أنه بالنسبة لنطاق درجات الحرارة النموذجي لمختبرات العلوم الداخلية (حوالي 50 درجة فهرنهايت/10 درجة مئوية إلى 70 درجة فهرنهايت/21 درجة مئوية)، فإن كثافة الماء قريبة جدًا من 1 جم/سم3³، ولهذا السبب يتم استخدام هذه القيمة في جميع حسابات الكثافة باستثناء الحسابات الأكثر دقة. لن تتغير درجة حرارة الماء بما يكفي حتى تصل درجة الحرارة إلى أقصى حد في اتجاه أو آخر (قريبة من التجمد أو الغليان) بحيث تصل إلى 1 جم/سم3.³لن تكون دقيقة بشكل مقبول.

قوائم اللاتكس

مصدر: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية

كيفية حساب كثافة المادة

إذن، فأنت تعرف ما هي كثافة الماء عند درجات حرارة مختلفة، ولكن ماذا لو كنت تريد العثور على كثافة شيء غير الماء؟ إنه في الواقع من السهل جدًا القيام به!

يمكنك معرفة كثافة أي مادة عن طريق قسمة كتلتها على حجمها. صيغة الكثافة هي: ρ=m/v ، مع الكثافة الممثلة بالرمز ρ (يُنطق 'rho').

هناك ثلاث طرق رئيسية لحساب الكثافة، اعتمادًا على ما إذا كنت تحاول العثور على كثافة جسم منتظم الشكل، أو جسم غير منتظم، أو سائل، وإذا كان لديك أي أدوات خاصة مثل مقياس كثافة السوائل.

حساب كثافة جسم منتظم

بالنسبة للأجسام العادية (تلك التي تكون وجوهها مضلعات قياسية، مثل المربعات والمستطيلات والمثلثات وما إلى ذلك) يمكنك حساب الكتلة والحجم بسهولة إلى حد ما. كتلة الجسم هي ببساطة مقدار وزنه، وجميع المضلعات المنتظمة لديها معادلة لتحديد حجمها بناءً على طولها وعرضها وارتفاعها.

على سبيل المثال، لنفترض أن لديك قطعة مستطيلة من الألومنيوم تزن 865 جرامًا وأبعادها 10 سم × 8 سم × 4 سم. أولًا، عليك إيجاد حجم قطعة الألومنيوم عن طريق ضرب الطول والعرض والارتفاع (وهي معادلة حجم المستطيل).

نص غامق CSS

الخامس = 10 سم × 8 سم × 4 سم = 320 سم³

بعد ذلك، تقوم بتقسيم الكتلة على الحجم للحصول على الكثافة (ρ=m/v).

865 جم/320 سم³= 2.7g/cm³

وبالتالي فإن كثافة الألومنيوم هي 2.7 جم/سم3³وهذا ينطبق على أي قطعة من الألومنيوم (الصافي والصلب) مهما كان حجمها.

حساب كثافة جسم سائل أو غير منتظم

إذا كان الجسم ذو شكل غير منتظم ولا يمكنك حساب حجمه بسهولة، يمكنك معرفة حجمه بوضعه في أسطوانة مدرجة مملوءة بالماء وقياس حجم الماء الذي يزيحه. ينص مبدأ أرخميدس على أن الجسم يزيح حجمًا من السائل يساوي حجمه. بمجرد إيجاد الحجم، يمكنك استخدام المعادلة القياسية ρ=m/v.

لذا، إذا كان لديك قطعة ألومنيوم مختلفة وغير منتظمة تزن 550 جم وأزاحت 204 مل من الماء في أسطوانة مدرجة، فستكون معادلتك ρ = 550 جم/204 مل = 2.7 جم/مل.

إذا كانت المادة التي تحاول إيجاد كثافتها سائلة، يمكنك ببساطة صب السائل في الأسطوانة المدرجة ومعرفة حجمه، ثم حساب الكثافة من هناك.

حساب كثافة السائل باستخدام مقياس الهيدروميتر

إذا كنت تحاول حساب كثافة السائل، فيمكنك أيضًا القيام بذلك باستخدام أداة تعرف باسم مقياس كثافة السوائل. يشبه مقياس كثافة السوائل مقياس حرارة به لمبة كبيرة في أحد طرفيه لجعله يطفو.

لاستخدام واحد، ما عليك سوى خفض مقياس كثافة السوائل برفق في السائل حتى يطفو مقياس كثافة السوائل من تلقاء نفسه. ابحث عن أي جزء من مقياس كثافة السوائل يقع مباشرة على سطح السائل واقرأ الرقم الموجود على جانب مقياس كثافة السوائل. ستكون هذه الكثافة. تطفو أجهزة قياس السوائل أقل في السوائل الأقل كثافة وتطفو أعلى في السوائل الأكثر كثافة.

ما هو التجمع

ملخص: ما هي كثافة الماء؟

عادة ما يتم تقريب كثافة الماء إلى 1 جم / سم³أو 1000 كجم/م³, إلا إذا كنت تقوم بحسابات دقيقة جدًا أو تجري تجربة في درجات حرارة قصوى. تتغير كثافة الماء اعتمادًا على درجة الحرارة، لذلك إذا كنت تجري تجربة بالقرب من نقطة غليان أو تجمد الماء أو تجاوزها، فستحتاج إلى استخدام قيمة مختلفة لتأخذ في الاعتبار التغير في الكثافة. كل من البخار والجليد أقل كثافة من الماء.

معادلة الكثافة هي ρ=m/v.

من أجل قياس كثافة مادة ما، يمكنك حساب حجم جسم منتظم الشكل والمتابعة من هناك، أو قياس حجم السائل أو مقدار السائل الذي يزيحه جسم غير منتظم في أسطوانة مدرجة، أو استخدام مقياس كثافة السوائل لقياس كثافة المادة. كثافة السائل.

ماذا بعد؟

الآن بعد أن عرفت سبب كون كثافة الماء فريدة من نوعها، ولكن ماذا عن خصائصه الأخرى؟ اكتشف سبب كون الحرارة النوعية للماء مميزة .

هل تبحث عن مواضيع أخرى متعلقة بالفيزياء؟ سوف نعلمك كيفية حساب التسارع باستخدام هذه الصيغ الثلاث الأساسية و أعطيك مثالين بسيطين لقانون حفظ الكتلة .

هل تريد معرفة أسرع وأسهل الطرق للتحويل بين فهرنهايت ودرجة مئوية؟ لقد حصلت على تغطيتها! تحقق من دليلنا لأفضل الطرق لتحويل درجة مئوية إلى فهرنهايت (أو العكس).

جافا قراءة CSV

هل تدرس السحب في صف العلوم الخاص بك؟ احصل على مساعدة في تحديد أنواع مختلفة من الغيوم مع دليل الخبراء لدينا.

هل تكتب ورقة بحثية للمدرسة ولكنك لست متأكدًا مما تكتب عنه؟ دليلنا لموضوعات ورقة البحث يحتوي على أكثر من 100 موضوع في عشر فئات، لذا يمكنك التأكد من العثور على الموضوع المثالي المناسب لك.