المحتوى
كثافة في الفيزياء هو مقياس لمقدار الشيء الموجود داخل حيز مادي معين (حجم). في معظم الأحيان ، يتم اعتبار "الكثافة" بالكلمة "كثافة الكتلة" ، ولكنها كمفهوم يصف ببساطة مدى ازدحام شيء ما.
الكثافة السكانية لهونغ كونغ ، على سبيل المثال ، مرتفعة للغاية ، في حين أن كثافة سيبيريا منخفضة للغاية. ولكن في كل حالة ، "الناس" هو موضوع التحليل.
بالنسبة للمواد التي تتكون من عنصر واحد بكمية معينة (على سبيل المثال ، جرام من الذهب الخالص أو الفضة) أو مزيج متجانس من العناصر (مثل لتر من الماء المقطر ، والذي يتضمن الهيدروجين والأكسجين في نسبة معروفة وثابتة) ، يمكن افتراض أنه لا توجد اختلافات ذات مغزى في الكثافة داخل العينة.
هذا يعني أنه إذا كانت كثافة كائن متجانسة 60 كجم أمامك 12 كجم / لتر ، فإن أي جزء صغير محدد من الكائن يجب أن يكون له هذه القيمة لكثافته.
الكثافة المحددة
يتم تعيين الكثافة بالحرف اليوناني rho (ρ) وهو ببساطة كتلة م مقسوما على حجم الخامس. وحدات SI هي كجم / م3، لكن g / mL أو g / cc (1 مل = 1 سم) هي وحدات أكثر شيوعًا في إعدادات المعمل. في الواقع تم اختيار هذه الوحدات لتعريف كثافة الماء على أنها 1.0 في درجة حرارة الغرفة.
أمثلة الكثافة المتوسطة
اعتمادًا على نوع المادة أو المواد الموجودة ، هناك عدد من الطرق للتعامل مع مشكلة خليط الكثافة.
أبسطها هو عندما يتم إعطاؤك مجموعة من الكائنات N ويطلب منك تحديد متوسط كثافة الكائنات في المجموعة. قد ينشأ هذا النوع من الأمثلة في المواقف التي تكون فيها العناصر الموجودة في المجموعة من نفس "النوع" الأساسي (على سبيل المثال ، الأشخاص في إنجلترا ، الأشجار في غابة معينة في مونتانا ، والكتب في مكتبة المدينة في تينيسي) ولكن يمكن أن تكون كبيرة جدًا في الخاصية المعنية (مثل الوزن والعمر وعدد الصفحات).
مثال: يتم إعطاؤك ثلاث كتل من التكوين غير المعروف ، والتي تحتوي على الكتل والأحجام التالية:
أ) احسب متوسط كثافات الصخور في المجموعة.
يتم ذلك عن طريق معرفة الكثافة الفردية لكل صخرة ، مضيفًا هذه معًا وتقسيمها على إجمالي عدد الصخور في المجموعة:
÷ 3 = (3,000 + 1,800 + 3,700) ÷ 3
= 2833 جم / لتر.
ب) احسب متوسط كثافة مجموعة الصخور ككل.
في هذه الحالة ، يمكنك فقط تقسيم الكتلة الإجمالية على الحجم الكلي:
(2,250 + 900 + 1,850) ÷ (0.75 +0.50 + 0.50) = 5,000 ÷ 1.75
= 2857 جم / سم مكعب
تختلف الأرقام لأن الصخور لا تساهم بطرق متساوية في هذه الحسابات.
متوسط الكثافة الصيغة: خليط من المواد
مثال: يتم إعطاؤك قطعة 5 لتر (5000 سم مكعب أو مل) من مادة من كوكب آخر وقيل لها إنها تتكون من ثلاث قطع تنصهر من العناصر التالية في النسب المدرجة حسب الحجم:
ما هي كثافة القطعة ككل؟
هنا ، تقوم أولاً بتحويل النسب المئوية إلى الكسور العشرية ، واضربها بالكثافة الفردية للحصول على متوسط كثافة الخليط:
(0.15)(15) + (0.60)(1.0) + (0.25)(0.50) = 2.975 جم / سم مكعب