چگالی

از علوم سال هفتم با ساختار ماده و اجزای تشکیل دهندۀ آن آشنا شد، همچنین یاد گرفتید که هر ماده ویژگی های منحصر به فردی دارد . ویژگی های مواد را به طور کلی دو دستۀ فیزیکی و شیمیایی تقسیم بندی کردیم.
ویژگی های مواد بیان کنندۀ تفاوت بین مواد است . برای مثال آهن بسیار سخت‌تر از پلاستیک و کاغذ است و یا شیشه شفاف است و نور از آن عبور می‌کند. کاربرد هر ماده به ویژگی های آن ماده بستگی دارد . چگالی نیز یکی از ویژگی های فیزیکی مواد است .

یک کیلوگرم آهن سنگین‌تر است یا یک کیلوگرم پنبه ؟

با کمی دقت متوجه می‌شویم که ایراد این پرسش در کجاست، جرم هر دو ماده (آهن و پنبه) یک کیلوگرم در نظر گرفته شده است اما تفاوت در چیست؟ یک کیلوگرم آهن فضای کمتر و یک کیلوگرم پنبه فضای بیشتری را اشغال می‌کند، که مربوط به تفاوت در چگالی این دو ماده است. به بیان دیگر این دو ماده با داشتن جرم‌های برابر، حجم های متفاوتی دارند که نشان می‌دهد یکی فشرده‌تر از دیگری است. هر ماده که فشرده‌تر باشد چگال‌تر است یعنی چگالی آن ماده بیشتر است.

در کتاب‌های علومِ دورۀ اول دبیرستان برای درکِ مفهوم چگالی از مقایسۀ چگالی مواد استفاده می‌شد و برای مقایسه چگالی مواد نیز، از آزمایش شناوری. برطبق این آزمایش؛ هر ماده‌ای که چگالی آن کمتر از آب باشد روی آب شناور می‌شود و هر ماده‌ای که چگالی آن از آب بیشتر باشد، در آب فرو می‌رود (غرق می شود). مثلاً نفت، روغن، چوب یا پلاستیک روی آب شناور می‌شوند پس چگالی آنها کمتر از آب است؛ ولی آهن، آلومینیوم و سنگ در آب فرو می‌روند پس چگالی این دسته از مواد بیشتر از آب است.

اما این آزمایش معیاری برای مقایسۀ چگالی مواد غرق شده در آب نداشت و نمی‌توان به کمک آن بیان کرد که کدام‌یک از مواد غرق شده چگالی بیشتر یا کمتری نسبت به دیگر مواد غرق شده دارد!(و به همین ترتیب برای مواد شناور روی آب). به همین دلیل برای مقایسۀ چگالی اجسام به معیار و مقیاس دقیقتری نیاز داریم. برای مقایسه دقیق چگالی مواد از فرمول چگالی استفاده می کنیم.

فرمول چگالی

چگالی نسبت جرم به حجم یک ماده است یعنی :

چگالی = حجم / جرم

هرچه این نسبت، عددِ بزرگتری باشد یعنی چگالی ماده بیشتر است . در این رابطه جرم جسم بر حسب کیلوگرم و حجم بر حسب مترمکعب جایگذاری می شود . بدین ترتیب چگالی بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب به دست می‌آید.

به زبان ساده‌تر چگالی یک جسم یعنی هر مترمکعب از یک ماده چند کیلوگرم جرم دارد یا هر سانتی مترمکعب از یک ماده چند گرم جرم دارد برای مثال چگالی آب خالص 1000 کیلوگرم بر مترمکعب است یعنی هر مترمکعب از آب 1000 کیلوگرم جرم دارد یا هر سانتی مترمکعب از آب ، یک گرم جرم دارد.

چگالی از ویژگی‌هایِ فیزیکی منحصر به فرد هر ماده به شمار می‌رود و چگالی هر عنصر با عنصرِ دیگر متفاوت است. چگالی فقط به جنس ماده بستگی دارد. چگالی ماده با تغییر حجم یا جرم آن ، تغییر نمی‌کند، یعنی اگر چگالیِ یک کیلوگرم از ماده‌ای، 2500 کیلوگرم بر مترمکعب باشد، هر مقدار دیگر از این ماده نیز همان چگالی را دارد. یعنی چگالی یک کیلوگرم از طلا با چگالی 5 کیلوگرم از طلا فرقی نمی‌کند. زیرا جرم بیشتر به معنای حجم بیشتر از آن ماده است. وقتی جرم طلا را 5 برابر می­کنیم، حجم آن نیز 5 برابر می­شود و در نتیجه چگالی ثابت است . پس با نصف کردن یا خرد کردن یک ماده و تبدیل آن به قسمت های ریز تر چگالی هر کدام از قسمت های خرد شده با چگالی قطعه بزرگتر برابر است .

چگالی فقط با تغییر نوع ماده (و یا ترکیب مواد با یکدیگر) تغییر می‌کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست