كيفية حساب الكثافة

مفهوم الكثافة

يُعبّر مفهوم الكثافة في العلوم عن النسبة ما بين الكتلة أو الحجم أو الكتلة لكل وحدة حجم، حيث إنّها تقيس كمية الشيء أو المادة التي يمتلكها جسم ما في وحدة الحجم التي غالبًا ما تُقاس باستخدام المتر المربّع أو السنتيمتر المربّع، وتُستخدم كل من الكتلة والحجم لتحديد قيمة كثافة المادة لأنّ الكتلة تُقيس كمية المادة التي يحتويها الجسم والحجم يقيس كمية الفراغ الذي يشغله الجسم في الفضاء ثلاثي الأبعاد، ونظرًا لأهمية هذه القيم في علم الكيمياء فإنّه لا بُد من معرفة كيفية حساب الكثافة للمواد والأجسام المختلفة.^[١]

تغير قيمة الكثافة

تلعب عوامل محددة دورًا في قيمة الكثافة المُقاسة لجسمٍ ما وهي الضغط ودرجة الحرارة؛ حيث إنّ تغيير قيمة الضغط أو درجة حرارة الجسم سيؤدّي بشكلٍ عامٍ لتغيير قيمة كثافته، فعلى سبيل المثال في حالة خفض درجة الحرارة فإنّ جزيئات المادة ستقل حركتها، وكلما قلت حركة هذه الجزيئات سيقل الفراغ اللازم لاحتوائها الأمر الذي يؤدي لزيادة قيمة كثافة المادة، أما في حالة رفع درجة حرارة المادة فسيحدث العكس الأمر الذي يؤدي إلى تقليل قيمة كثافة المادة، إلّا أنّ هناك استثناءات لهذه القاعدة؛ فعلى سبيل المثال يتّسع الماء بشكلٍ قليلٍ عندما يتجمّد ولذلك يُعد الثلج أقل كثافة من الماء السائل؛ ولذلك يطفو الثلج على سطح الماء نظرًا لامتلاكه قيمة كثافة أقل.^[٢]

كيفية حساب الكثافة

للتمكّن من معرفة كيفية حساب الكثافة الخاصة بمادة أو جسم ما لا بُدّ من الاطلاع على القانون أو المعادلة الرياضية الخاصة بها وهي: ρ=m/v ؛ وتشير الرموز السابق ذكرها في المعادلة إلى ما يأتي:^[٣]

• ρ: هو الرمز اليوناني الذي يُمثّل قيمة الكثافة ويُلفظ "رو".
• m: هو اختصار لكلمة Mass باللغة الإنجليزية؛ أي كتلة الجسم.
• v: هو اختصار لكلمة Volume باللغة الإنجليزية؛ أي حجم الجسم.

فعلى سبيل المثال في حالة الرغبة في معرفة كيفية حساب الكثافة لقطعة من الملح تمتلك أبعاد تساوي 10 سنتيمترًا*10سنتيمترًا*2 سنتيمترًا وتزن 433 غرامًا، يجب تطبيق الخطوات الآتية:^[٤]

• حساب الحجم: لا بُد أولًا من حساب قيمة حجم الجسم للتمكن من تطبيق قانون الكثافة، وتختلف طريقة حساب الحجم باختلاف شكل الجسم، وبالمثال السابق ذُكرت أبعاد الجسم الذي يتخذ شكل الصندوق؛ وبالتالي فإنّ الحجم يساوي الطول*العرض*العمق؛ أي 10*10*2 ويساوي 200 سنتيمتر مكعب.
• تطبيق قانون الكثافة: بعد تحديد قيمة حجم المادة وامتلاك قيمة الكتلة الخاصة بها يُمكن تطبيق قانون الكثافة السابق؛ حيث إنّ الكثافة=الكتلة/الحجم؛ أي 433 غرامًا/200 سنتيمتر مكعب ويُساوي 2.165 غرامًا لكل سنتيمتر مكعبً.
• كتابة الوحدة: يُعبّر عن قيمة كثافة المادة بوحدات الكتلة لكل وحدة حجم؛ كوحدة الغرام لكل سنتيمتر مكعب أو وحدة الكيلوغرام لكل لتر، ويُمكن تحديد الوحدة الواجب ذكرها عن طريق الوحدات المذكورة في السؤال؛ ففي المثال السابق ذُكرت الكتلة بوحدة الغرام والحجم بوحدة السنتيمتر المكعب وبالتالي كانت الوحدة الناتجة غرام/سنتيمتر مكعب.

المراجع

1. ↑ "Density: Definition, Formula & Practice Problems", study.com, Retrieved 07-01-2020. Edited.
2. ↑ "Facts About Density", sciencing.com, Retrieved 07-01-2020. Edited.
3. ↑ "An Introduction to Density: Definition and Calculation", www.thoughtco.com, Retrieved 07-01-2020. Edited.
4. ↑ "Density Worked Example Problem", www.thoughtco.com, Retrieved 07-01-2020. Edited.