طريقة الإزاحة هي طريقة موثوقة لتحديد حجم جسم ليس له أبعاد قابلة للقياس ، مثل تمثال أو صخرة. يمكنك ببساطة غمر الصخر في الماء في وعاء كبير بما يكفي لحمله وقياس حجم الماء الذي يزيحه. يعود المبدأ إلى عالم الرياضيات اليوناني أرخميدس ، الذي ربما كان قد ركض في الشوارع وهو يهتف "يوريكا" عندما اكتشفها. إذا كنت تريد معرفة وزن الماء المزاح ، فقم ببساطة بقياس حجمه واضربه في كثافة الماء.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يمكنك تحديد وزن حجم الماء المزاح عن طريق الضرب في كثافة الماء. في وحدات CGS المترية ، تكون كثافة الماء عند 4 درجات مئوية 1 جم / مل ، لذلك إذا كنت تستخدم هذه الوحدات ، فإن الحجم بالملليتر والوزن بالجرام هو نفس العدد إلى درجة عالية من الدقة.
كثافة الماء تختلف مع درجة الحرارة
تتغير كثافة الماء مع تغير درجة الحرارة. الحد الأقصى يحدث عند 4 درجات مئوية (39.2 درجة فهرنهايت). في الوحدات المترية ، يكون 1 جم / مل في نظام CGS (سم ، جرامات ، ثوانٍ) و 1000 كجم / م3 في نظام MKS (بالمتر ، الكيلوجرام ، الثواني). في النظام الإمبراطوري ، تبلغ 62.42 رطل / مكعب. قدم. الماء هو المركب الوحيد الذي يقل كثافة عندما يتجمد ، ومع ارتفاع درجة الحرارة ، تنخفض الكثافة أيضًا. عند درجة حرارة أقل بقليل من درجة حرارة الغرفة ، وهي درجة الحرارة التي يُرجح إجراؤها لمعظم التجارب ، تكون الكثافة 0.9982 جم / مل أو 62.28 رطل / قدم مكعب. هذا فرق لا يتجاوز اثنين من الألف في المائة ، لذا فهو مهم فقط لإجراء حسابات دقيقة للغاية.
قياس الحجم
عند استخدام طريقة الإزاحة ، يكون لديك خيار من طريقتين لقياس حجم المياه النازحة. الأول هو ملء الحاوية حتى أسنانها والتقاط الماء الذي يفيض في وعاء متدرج. والآخر هو قياس التغير في مستوى الماء وحساب الحجم باستخدام أبعاد الحاوية. إذا كنت تقيس حجم عينة صغيرة ، فيمكنك ملء حاوية متدرجة بعلامة معينة ، وقراءة المقياس ببساطة عندما يرتفع الماء لتحديد تغير الحجم. هذا هو الإجراء المعتاد في المختبر.
تحديد الوزن
بمجرد معرفة حجم الماء المزاح ، يمكنك تحديد وزنه على الفور بضربه في كثافة الماء عند درجة الحرارة المناسبة. ذلك لأن تعريف الكثافة (د) هو الكتلة (م) مقسومًا على الحجم (ت) ، لذلك:
م = د
في هذا السياق ، تكون الكتلة والوزن مترادفين ، إلا إذا كنت تجري التجربة في الفضاء.
إذا كانت الدقة لا تتطلب خلاف ذلك ، فما عليك سوى التمسك بالكثافة عند 4 درجة مئوية. إذا قمت بقياس الحجم بوحدات CGS المترية ، فسيكون الحجم المقاس بالملليتر مساويًا للوزن (الكتلة) بالجرام. في وحدات MKS ، اضرب الحجم باللترات في 1000 للحصول على الوزن بالكيلوجرام. إذا كنت تستخدم وحدات إمبراطورية ، فاضرب الحجم بوحدة cu.ft. بنسبة 62.42 للحصول على الوزن بالجنيه. إذا كنت تقيس الحجم بالأوقية أو الغالونات أو الياردات المكعبة ، فاستخدم عوامل التحويل هذه:
- 1 أونصة = 10-3 cu. قدم.
- 1 جالون = 0.134 متر مكعب. قدم.
- 1 ياردة مكعبة = 27 متر مكعب. قدم.