الهيكل الداخلي والكثافة
| English | العربية |
|---|---|
| density/ˈdensɪti/ | الكثافة |
| fluid/ˈfluːɪd/ | سائل |
كرة زجاجية أثقل من كرة رمل
- يمكن لكرة زجاجية فولاذية صغيرة أن تكون أثقل من كرة رمل ضخمة. كيف؟
- كرة الزجاج تجمع الكثير من الكتلة في مساحة صغيرة؛ الكرة تنتشر قليلاً من الكتلة على مساحة كبيرة.
- ما يهم هو الكتلة لكل وحدة حجم — الكثافة.
- الكثافة تفسر ما يطفو وما يغوص، وكيفية سلوك السوائل.
تعريف الكثافة
- الكثافة هي الكتلة مقسومة على الحجم: $\rho = \dfrac{m}{V}$.
- وحداتها هي $\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$ (أو $\tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$).
- يقيس مدى انضباط المادة، وليس الكمية الإجمالية.
- كثافة الماء تقارب $1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$؛ وكثافة الرصاص تتجاوز $11\,000$؛ وكثافة الهواء لا تتجاوز نحو $1.2$ فقط.
الكثيف يغوص، الخفيف يطفو
غيّر كثافة جسم وسائل، ولاحظ هل يطفو أو يغوص.
كتلة لها كتلة $600\ \text{g}$ وحجم $200\ \text{cm}^3$. ما هي كثافتها، بـ $\tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$؟
$\rho = m/V = 600/200 = 3\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$.
تُعرّف الكثافة بأنها:
$\rho = m/V$ — كتلة لكل وحدة حجم.
المواد الصلبة والسوائل والغازات
- في المادة الصلبة، تكون الجسيمات مكدسة بإحكام وثابتة، لذا عادة ما تكون المواد الصلبة ذات كثافة عالية.
- في السائل، تتلامس الجسيمات لكنها_details بالانزلاق، لذا السوائل كثيفة ولكنها سائلة.
- في الغاز، تكون الجسيمات متباعدة، لذا الغازات ذات كثافة منخفضة جدًا.
- المائع هو أي شيء يتدفق — سواء سوائل أو غازات.
لعثر كتلة من الكثافة والحجم، استخدم $m = \rho \times \_\_$.
إعادة ترتيب $\rho = m/V$ يُعطي $m = \rho V$.
الماء كثافته $1\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$. ما هي كتلة $250\ \text{cm}^3$ من الماء، بالغرام؟
$m = \rho V = 1 \times 250 = 250\ \text{g}$.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول الكثافة وحالات المادة.
الغازات منخفضة الكثافة، وكلا السوائل والغازات تتدفق (سوائل)، والمواد الصلبة مكثفة. الكثافة لكل حجم، وليست إجمالي الكتلة.
استخدام الكثافة
- أعد ترتيب المعادلة لإيجاد أي كمية واحدة: $m = \rho V$ أو $V = \dfrac{m}{\rho}$.
- تسمح لك الكثافة بحساب الكتلة دون وزنها، إذا كنت تعرف المادة والحجم.
- مقارنة الكثافات تخبرك فورًا أي جسم سيطفو في أي مائع.
- إنه نقطة البداية للضغط والطفو وتدفق الموائع.
الجسم الكبير والثقيل دائمًا له كثافة عالية.
الكثافة هي كتلة لكل حجم. الجسم الكبير يمكن أن يكون منخفض الكثافة إذا كانت كتلته موزعة على حجم كبير.
الكثافة ليست نفس الكتلة أو الوزن. يمكن للجسم الضخم أن يكون منخفض الكثافة (كرة رملية)؛ والصغير عالي الكثافة (حبة مرمر). قسّم دائمًا الكتلة على الحجم — فالجسم الكبير الثقيل ليس تلقائيًا "كثيفًا".
لديك مكعب كتلته $600\ \text{g}$ وحجمه $200\ \text{cm}^3$. أوجد كثافته.
- $\rho = \dfrac{m}{V} = \dfrac{600}{200} = 3\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$.
هذا يعني أنه ثلاثي الكثافة بالماء ($1\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$)، لذا سينغمر في الماء.
الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم، $\rho = \dfrac{m}{V}$ (في $\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$). وهي تقيس مدى انضباط المادة، وليس الكمية الكلية. المواد الصلبة والسوائل ذات كثافة عالية؛ بينما الغازات ليست كذلك. المائع هو أي مادة قابلة للتدفق.