كثافة الكتلة لجسم ما ، أكثر بساطة تسمىكثافة، هي كتلته مقسومة على حجمه. عادة ما يتم تمثيل الكثافة بالحرف اليونانيرو (ρ) ويتم حسابه باستخدام معادلة الكثافة الظاهرية:
\ rho = \ frac {m} {V}
هنامهي كتلة الجسم والخامسهو حجمها.
في النظام المتري ، تحتوي الكثافة على وحدات كيلوجرام لكل متر مكعب (كجم / م3) أو جرام لكل سنتيمتر مكعب (جم / سم3). في النظام الإنجليزي ، سيكون المعادل رطل لكل قدم مكعب (lb / ft3).
ما هو القداس؟
كتلةهي كمية المادة في كائن ، وهي خاصية ثابتة تتوافق مع مقاومة ذلك الجسم للتسارع. الصخرة لها نفس الكتلة سواء كانت على الأرض أو في الفضاء أو على كوكب المشتري.وزنتُستخدم بالتبادل مع الكتلة في اللغة العامة ، لكنها في الواقع مختلفة تمامًا.
الوزن هو القوة المؤثرة على كتلة تحت تأثير الجاذبية ، وبالتالي يختلف باختلاف مجال الجاذبية المحلي. لذلك فإن الصخرة لها وزن معين يجلس على سطح الأرض ، ولا يوجد وزن يطفو في الفضاء ووزن أكبر بشكل كبير في الجاذبية العالية لكوكب المشتري.
ما هو الحجم؟
مقدارهي مقدار المساحة التي يشغلها الجسم ، والتي تعتمد على ترتيب المواد. كتلة صلبة من البلاستيك تسمىالبوليسترين
قد يكون حجمها 50 سم مكعب. إذا قمت بملء نفس الكتلة من البوليسترين بفقاعات هواء ، فسوف تتمدد وتصنع الستايروفوم ، الذي سيكون له نفس الكتلة ولكن بحجم أكبر بكثير ، ربما يصل إلى 500 سم مكعب.الآن بعد أن عرفت معادلة الكثافة الظاهرية والكتلة والحجم ، لديك كل ما تحتاجه لحساب كثافة البلاستيك.
حساب الكثافة تجريبيا
1. الحصول على قطعة من البلاستيك.إذا كانت التركيبة موحدة ، فستكون للقطعة الصغيرة نفس كثافة القطعة الكبيرة ويمكنك استخدام عينة أصغر لسهولة القياس. ومع ذلك ، فإن العينة الأكبر تتيح قياسًا أكثر دقة للكتلة والحجم.
2. وزن العينة بميزان أو مقياس.سجل الكتلة بالجرام. إذا كان المقياس يقيس رطلاً ، فاضرب الناتج في 453.6 جم / رطل لتحويل الجنيهات إلى جرامات.
3. قياس حجم العينة.املأ اسطوانة كبيرة متدرجة بالماء حتى مستوى 500 مل واغمر العينة.
العديد من المواد البلاستيكية أقل كثافة من الماء وسوف تطفو. في هذه الحالة ، ضع وزنًا ثقيلًا مثل الجوز المعدني في قاع الأسطوانة ثم أضف الماء إلى مستوى 500 مل. أزل الوزن واربطه بالعينة البلاستيكية بخيط قصير.
أسقطهم معًا في الماء حتى تغمر العينة تمامًا. تم تضمين حجم الوزن عند معايرة الأسطوانة بالماء عند مستوى 500 مل ، وبالتالي لن يؤثر الوزن على القياس.
الفرق بين مستويات المياه الجديدة والأصلية هو حجم الجسم. تذكر أن المليلتر الواحد (مل) يساوي سنتيمترًا مكعبًا واحدًا (سم3).
4. احسب الكثافة باستخدام معادلة الكثافة الظاهرية. لحساب كثافة العينة ، اقسم الكتلة المقاسة على الحجم المقاس.
مثال: حساب كثافة الـ LDPE
إذا كنت ترغب في قياس كثافة البولي إيثيلين منخفض الكثافة (البولي إيثيلين منخفض الكثافة) ، وهو بلاستيك شائع يستخدم في الأغراض المنزلية ، فاتبع الخطوات الموضحة:
الخطوة 1:الحصول على قطعة من البلاستيك.قطع عينة من كائن مصنوع من البولي إثيلين المنخفض الكثافة.
الخطوة 2:وزن العينة بميزان أو مقياس.حول الجنيهات إلى الجرامات إذا لزم الأمر. إذا كانت العينة تزن 0.15 رطل ، فإن الكتلة بالجرام تكون 0.15 رطل × 453.6 جم / رطل = 68.04 جم.
الخطوه 3:قياس حجم العينة.إذا ارتفع منسوب الماء إلى 574.1 مل عند غمر البلاستيك في الأسطوانة المتدرجة ، يكون حجم العينة 574.1 مل - 500 مل = 74.1 مل ، أو 74.1 سم3.
الخطوة الرابعة:احسب الكثافة باستخدام معادلة الكثافة الظاهرية.
\ rho = \ frac {m} {V} = \ frac {68.04} {74.1} = 0.92 \ text {g / cm} ^ 3