היכולת להמיר בין יחידות מסה, צפיפות ונפח היא אחת הכישורים הבסיסיים הדרושים לפתרון בעיות בסיסיות בפיזיקה ובכימיה. למסה, במערכת SI של יחידות המשמשות כברירת מחדל בכל העולם בפתרון בעיות כאלה, יש יחידות קילוגרמים (ק"ג) ונגזרות שלהן, ואילו לנפח יש יחידות מטר קוביות, או מ '3, כאשר המונה היא יחידת האורך SI. בהתאמה, צפיפות, שהיא מסה ליחידת נפח, מתבטאת לרוב בק"ג / מ"ר3. מכיוון שלעתים קרובות הכמויות קטנות יותר בניסויים ומדידות יומיומיות, אופייני לראות צפיפות מבוטאת ב- g / cm3, או gm / ml (מיליליטר מוגדר כסנטימטר מעוקב). ק"ג / מ"ר3 שווה ל -1,000 גרם / ס"מ3.
הפקת מיסה מכרך
אמור שקיבלת נפח ידוע של חומר (מים או נוזל אחר, מתכת או כל דבר אחר שמניחים שיש לו פיזור אחיד או כמעט אחיד של חומר) וביקש לחשב את מסתו. לשם כך, על סמך היחסים שנקבעו לעיל, עליך לדעת את צפיפות החומר ורק צפיפותו.
מאז צפיפות (ρ) הוא המוני (M) חלקי נפח (ו), ואז המסה שווה צפיפות כפול נפח:
\ rho = \ frac {m} {V}
כך
m = \ rho V.
צפיפויות בעולם האמיתי
טבלאות מקוונות שונות כוללות את צפיפות החומרים הנפוצים. לדוגמא, מים רגילים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס הם בעלי צפיפות של 1,000 ק"ג / מ '
3 או 1 גרם / מ"ל, שוב בהגדרה. שמנים פחות צפופים ממים, ולכן מרכיב השמן של רוטב סלט כמו איטלקי צף לראש התערובת. חלב, המורכב כמעט כולו ממים, אך כולל סוכרים, חלבונים ושומנים (בדרך כלל), הוא צפיפות פי 1.03 מזו של מים.מתכות הן בדרך כלל צפופות יותר מנוזלים ומשתנות מאוד מאחת לשנייה. לזהב, למשל, יש צפיפות של 19.3 גרם / מ"ל. משמעות הדבר היא כי 1 מ '3 לזהב יש מסה של:
m = 1000 \ times19.3 = 19,300 \ text {kg}
מכיוון שק"ג אחד = 2.204 ק"ג, חלק מזהב מטר על מטר על מטר אחד (בערך בגודל של שולחן קטן) היה בעל מסה של 42,537 פאונד, העולה על 21 טון.
יישומים
מכיוון שספינת ים מודרנית עשויה בעיקר ממתכת, כיצד היא צפה? כדי שמשהו יצוף במים, עליו להיות בעל מסה פחותה מהמים שהוא עוקר. זה מושג כתוצאה מכל החלל הריק הכלול בבניית הספינה, כגון המרווח בין שכבות גוף הספינה. כאשר סירת מתכת כגון קאנו ממוקמת במים, היאמתחיללשקוע מכיוון שמתכת מוצקה היא זו המגעת לראשונה עם המים. אבל בגלל שה-באופן כלליצפיפות הקאנו נמוכה מזו של נפח מים שווה ערך, אפילו בתוספת נוסע אחד או שניים, רובם נותרו מעל פני המים.