التخطي إلى شريط الأدوات

مفهوم الكثافة

أولاً: مفهوم الكثافةDensity

مفهوم الكثافة

ترتبط الكثافة بمفهومي الكتلة والحجم.

الكتلة: كمية المادة الموجودة في الجسم.

وحدة قياسها: الغرام أو الكيلوغرام.

الجهاز المستخدم لقياسها: الميزان ذو الكفتين.

الحجم: مقدار الحيّز، أو المكان الذي يشغله الجسم.

وحدة قياسه: سم3 أو م3.

اتفق العلماء أن تكون كتلة (1سم3) من المادة كثافة تلك المادة.

الكثافة: كتلة (1سم3) من المادة.

مثال : كثافة النحاس = 8,9 غم/سم3. تعني أن كل 1سم3 من النحاس كتلتها 8,9 غم.

سؤال: ماذا يعني أن تكون كثافة الماء 1 غم/سم3؟

الجواب: تعني أن كل سنتمتر مكعب من الماء كتلتها 1 غرام.

تعبر الكثافة عن مدى تراص جزيئات المادة في الحيز، أو تباعدها

فإذا قلنا أن كثافة الحديد أعلى من كثافة النحاس فهذا يعني أن جزيئات الحديد أكثر تراصاً وتقارباً من جزيئات النحاس.

قانون الكثافة

: تحسب الكثافة رياضياً من العلاقة

مثال 1

مكعب زجاجي حجمه (50 سم3)، وكتلته (125 غم)، احسب كثافة الزجاج.

مثال 2

إذا علمت أن كثافة النحاس = 8,9 غم/سم3، فما كتلة قطعة من النحاس حجمها 10 سم3؟

سؤال

قطعة من الخشب مكعبة الشكل كثافتها 0.8 غم/سم3، وكتلتها 64 غم، احسب حجمها.

هل هنالك علاقة بين الكثافةِ والصلابة؟

لا علاقة بينهما؛ فالثلج مثلاً صلابته عالية، ولكنَّ كثافته قليلة، والزئبق عالي الكثافة ولكنه سائل.

حساب كثافة أجسام منتظمة الشكل عملياً

لحساب كثافة الأجسام الصلبة منتظمة الحجم:

  1. نقيس كتلة الجسم الصلب بميزان.
  2. نحسب حجم الجسم الصلب حسب شكله الهندسي، كما هو موضح في القوانين أدناه.

مثال:

مكعب من الخشب طول ضلعه 10 سم، فإذا علمت أن كثافة الخشب = 0,5 غ/سم3، فاحسب كتلة مكعب الخشب.

الإجابة:

نحسب حجم المكعب:

حجم المكعب = (الضلع)3

حجم المكعب = (10)3 = 1000 سم3.

كتلة مكعب الخشب = حجم المكعب × كثافة الخشب

كتلة مكعب الخشب = 1000 سم3 × 0,5 غ / سم3

كتلة مكعب الخشب = 500 غ.

حساب كثافة السوائل عملياً

تختلف كثافة السوائل عن كثافة المواد الصلبة، لأن جزيئات السوائل متباعدة أكثر من جزيئات المواد الصلبة.

ولإيجاد كثافة السوائل عملياً:

  1. نستخدم الميزان لقياس كتلة السائل.
  2. نستخدم مخباراً مدرجاً لقياس حجم السائل.

ولحساب كثافة السائل رياضياً

بعد قياس كل من كتلة السائل وحجمه، نقسم الكتلة على الحجم ونحسب كثافة السائل رياضياً

مثال

قاس طالب حجم سائلٍ مجهول بمخبارٍ مدرّج فوجد أن حجمه  300 سم3، وعندما قاس كتلته بميزان وجد أنها تساوي 240 غ. احسب كثافة السائل. حدد نوع السائل من خلال جدول قيم كثافة بعض السوائل من الكتاب المدرسي صفحة 12

الكثافة = الكتلة ÷ الحجم

الكثافة = 240 ÷ 300

الكثافة = 0,8 غ/سم3

وهذه الكثافة تساوي كثافة الكحول.  

علل : عدم استخدام الماء في إطفاء حرائق البترول

رجوعًا للجدول (1-2 ) نلاحظ أن كثافة الماء أكبر من كثافة النفط، وإذا قمنا بإطفاء الحريق بالماء سيطفو على سطح الماءويبقى مشتعلا ً.

علل: يغوص مسمار من الحديد عند وضعه في الماء

لان كثافة المسمار أكبر من كثافة الماء

في تجربة عملية لقياس كتلة النحاس، سجلت النتائج الآتية، كتلة قطعة النحاس= 176غم، وحجمها باستخدام المخبار المدرج= 20سم3 ، احسب كثافتها

كثافة النحاس = الكتلة/الحجم = 176/20 =8.8 غم/سم3

أوجد كثافة قطعة مكعب من الألمنيوم طول ضلعها= 4سم، وكتلتها= 768 غم

الكثافة = الكتلة/ الحجم= 768/الحجم

لحساب الحجم: حجم المكعب = (طول الضلع)3 = (4)3 = 64 سم3

نعوِّض القيمة  الكثافة = 768 / 64 = 12 غم/سم3

الطفو والانغمار

الطفو Buoyancy لماذا تطفو بعض المواد الصلبة على سطح الماء، بينما تغوص مواد أخرى؟

الأجسام المصمتة : تطفو الأجسام المصمتة الأقل كثافة من الماء على سطحه، بينما تغوص في الماء الأجسام المصمتة الأكثر كثافة منه.

الأجسام المجوفة : في الأجسام المجوفة كالسفن نحسب الكثافة الإجمالية للجسم، وذلك بقياس الكتلة الكلية للجسم إلى حجمه الكلي، فإذا كانت الكثافة الإجمالية أقل من كثافة الماء فسيطفو الجسم على الماء، وإذا كانت كثافته الإجمالية أكبر من كثافة الماء سينغمر فيه. 

سؤال:

  1. يركب بعض الأشخاص الذين يرغبون في السباحة إطارات مطاطية مملوءة بالهواء.
  2. يوضع في شباك الصيد كرات من الرصاص.
  3. لماذا تطفو أجسامنا بسهولة عند السباحة في مياه البحر الميت؟

الإجابات:

  1. لتصبح كثافة جسم السابح أقل من كثافة الماء فيطفو ولا يغرق.
  2. لزيادة كثافة الشباك فتنغمر داخل الماء، وتستطيع جمع السمك.
  3. لأن ماء البحر الميت شديد الملوحة، لذا فإن كثافة الماء عالية، فيطفو الجسم على سطحه. 

التقويم والتأمل صفحة (15):

  1. كرة من النحاس كتلتها (354) غ، وحجمها (40) سم3، كُسِرَت إلى جزأئين متساويين، ما كثافةُ كلِّ جزءٍ منهما؟
  2. حسبَ أحمدُ كثافة الماء فوجدها (1) غ/سم3، في حين وجدها سعيدٌ (1000) كغ/م3، فسّر سبب اختلاف نتيجة كلٍّ منهما.
  3. وعاء يحوي (2000) سم3 زئبقاً، مستعيناً بالجدول (1-2)، احسب كتلة الزئبق التي في الوعاء.
  4. يبيعُ أحدُ المزارعينَ اللترَ الواحدَ من زيت الزيتون بـ (5) دنانير، ويبيعُ آخرُ الكيلوغرام الواحد من زيت الزيتون (5) دنانير، أيُّ المزارعين تفضِّل أن تشتري منه؟ ولماذا؟ 

الإجابة:

  1. الكثافة الكلية = كثافة أي جزء = الكتلة ÷ الحجم

الكثافة الكلية = 365 ÷ 40 = 809 غ/سم3.

  • كلاهما صحيح، ولكن كلُّ واحدٍ منهما استخدام وحداتٍ مختلفة لقياس الكثافة.
  • كثافة الزئبق (من الجدول) = 13,6 غ/سم3.

الكثافة = الكتلة ÷ الحجم

13,6 = الكتلة ÷ 2000

الكتلة = 27200 غ.

  • الأفضل أن أشتري من المزارع الذي يبيع بالكيلوغرام.

كثافة زيت الزيتون = 0,92 غ/سم3؛ وهذا يعني أنني سأشتري 920 غ من زيت الزيتون من البائع الذي يبيع باللتر، بينما سأشتري 1000 غ من البائع الذي يبيعُ بالكيلوغرام.

اترك رد

%d مدونون معجبون بهذه: