المحتوى
الكثافة ، وزن كائن مقسوم على حجمه ، هي خاصية لجميع المواد ، بما في ذلك المواد الصلبة والسوائل والغازات. تعتمد قيمة كثافة الجسم على ما يتم تصنيعه بالإضافة إلى درجة حرارته ؛ على سبيل المثال ، تكون أوزان الرصاص أكثر كثافة من الريش ، والهواء البارد أكثر كثافة من الهواء الساخن. نظرًا لأن العلماء يستخدمونها كثيرًا ، فإن الكثافة لها رمزها الرياضي الخاص ، وهو الحرف اليوناني rho ، الذي يشبه الحالة الصغيرة p.
خاصية ذاتية
الكثافة هي خاصية جوهرية لكل مادة ، وهذا يعني أن كثافة جميع الأجسام الحديدية هي نفسها بغض النظر عن حجمها أو الأشكال التي تتخذها. هذا يجعل من الممكن تحديد مادة غير معروفة عن طريق تحديد كثافتها ، ثم مقارنتها بقائمة من المواد المعروفة وكثافتها.
لحظة إدراك
تم تكليف الفيلسوف اليوناني أرخميدس بالمهمة الصعبة المتمثلة في معرفة ما إذا كان صقل الملك هييرو يسرق الذهب ويستبدله بمعدن أرخص في جسم ثمين. أدرك أرخميدس أنه أثناء الاستحمام ، يمكنه تحديد حجم الجسم المشتبه به بمقدار كمية الماء التي نزحها. بعد ذلك ، بقسمة الوزن على الحجم ، ثم مقارنة الكثافة الناتجة مع كثافة الذهب ، يمكنه تحديد ما إذا كان الكائن ذهبًا أم بديلاً أرخص. وفقًا للأسطورة ، فكر أرخميدس بسعادة غامرة لدرجة أنه هرع عبر بلدة يصرخ "يوريكا!" ، وهي كلمة يونانية تعني "لقد وجدت ذلك".
التغييرات في الكثافة
تغيير الضغط أو درجة حرارة جسم ما سيغير كثافته بشكل عام. مع انخفاض درجة الحرارة ، تتباطأ حركة الجزيئات في المادة ؛ لأنها تبطئ ، فإنها تتطلب مساحة أقل ، مما تسبب في زيادة الكثافة. على العكس ، تؤدي الزيادة في درجة الحرارة عادة إلى انخفاض في الكثافة. هناك استثناءات لقاعدة درجة الحرارة: الماء ، على سبيل المثال يتمدد قليلاً عندما يتجمد ، لذلك يكون الجليد أقل كثافة من الماء السائل. يطفو الجليد على الماء لأن كثافة الجليد أقل.
العائمة والغرق
تحدد الكثافة النسبية ما إذا كان كائن سوف يطفو في سائل ؛ على سبيل المثال ، يطفو غصن الأشجار على النهر إذا كان الخشب أقل كثافة من الماء. من ناحية أخرى ، تغرق قذيفة مدفعية في الماء لأن كثافتها أكبر من الماء. ضع في اعتبارك أن الكثافة الكاملة للكائن تلعب دورًا مهمًا في التعويم والغرق. على سبيل المثال ، تطفو سفينة حديدية في المحيط لأنه على الرغم من أن الحديد أكثر كثافة من الماء ، إلا أن معظم الجزء الداخلي من السفينة ممتلئ بالهواء ، مما يقلل من كثافة السفينة بشكل عام. إذا كانت السفينة عبارة عن كتلة صلبة من الحديد ، فستغرق مثل الحجر.
وظيفة
تُستخدم قياسات الكثافة عندما يكون توزيع الوزن والوزن أمرًا مهمًا. قد يشمل ذلك بناء السفن والمباني والطائرات وغيرها من وسائط النقل. تعد قياسات الكثافة مفيدة أيضًا عند تحديد مقدار القوة المطلوبة لنقل السائل عبر الأنابيب أو الأنابيب.