في هذا المقال سنتعرف على شرح قانون الكثافة، حيث تحتوي الطبيعة على العديد من المواد المختلفة في تكوينها وألوانها وطبيعتها وخصائصها الفيزيائية، والكثافة هي واحدة من الخصائص الفيزيائية الأهم للعناصر، ويمكن من خلالها تحديد حالة المادة عندما تكون في حالة نقية، وتدرس أيضا قرب الجزيئات من بعضها في وحدة الحجم.
يتم استخدام الكثافة الكمية لتحديدها بغض النظر عن اتجاهها، كما يتم استخدام قانون الكثافة لمعرفة كثافة المواد، وفي الفقرات التالية سنشرح قانون الكثافة على موقعنا موسوعة.
شرح قانون الكثافة
يعد قانون الكثافة واحدا من القوانين الفيزيائية التي تستخدم لحساب الخصائص الفيزيائية للمواد بطريقة كمية، ويقيس أيضا تأثير قيمة الكثافة على طبيعة المادة. اكتشف بواسطة العالم اليوناني أرخميدس.
- تم الإشارة إلى قانون الكثافة برموز يونانية وهي P= M/V
- تم الإشارة إلى قياس الكثافة باستخدام الحرف اليوناني ρ، بينما يتم قياس الكتلة بوحدة الغرام (غم)، وتستخدم الحرف V للإشارة إلى الحجم الذي يقاس بالسنتيمتر المكعب (سم³).
قبل الإشارة إلى قانون الكثافة، يجب أن نفهم مصطلحات الكتلة والحجم وكيفية قياسها كما يلي:
- الكتلة هي كمية المادة الموجودة في الجسم وتقاس بوحدة الغرام (غم) أو الكيلوغرام (كغ). يمكن قياس أي كتلة باستخدام الميزان.
- المادة هي المساحة التي تحتلها الكتلة في المكان، ووحدتها القياسية سم مكعب أو متر مكعب.
- بالنسبة لقانون الكثافة، يمكن تعريفه على أنه الكتلة مقسومة على الحجم. ويمكن أن نشير هنا إلى أن الكثافة تعني حساب كتلة المادة لوحدة الحجم، كما أوضحنا أن الوحدة التي يتم قياس الكثافة بها قد تكون غرام/سنتيمتر مكعب أو كيلوغرام/متر مكعب؛ وبالتالي فإن كثافة المواد أو العناصر مختلفة جدا عن بعضها.
- وحدة الكثافة هي كجم لكل متر مكعب
يمكن استخلاص بعد النقاط الهامة من قانون الكثافة وهي:
- قانون الكثافة يساعد في حساب كمية الكثافة للعناصر في حالتها النقية وفي هذه الحالة يعتبر مقدار الكثافة للمادة ثابتا طالما لم يتعرض لأي عوامل خارجية مؤثرة.
- يمكن أن يساهم هذا القانون في حساب قياس المادة من خلال معرفة حجمها وكثافتها، أو يمكن قياس حجم المادة من خلال قياس كثافتها وكتلتها.
- يمكن استنتاج الكثافة من خلال قياس الأحجام بالمتر المكعب أو بوحدات أصغر منها، ويتم قياس الكتلة بالكيلوغرام أو بوحدات أقل، وبالتالي يمكن تحديد وحدة قياس الكثافة بالكيلوغرام/متر مكعب أو غرام/سم مكعب.
تعريف الكثافة
- تعرف الكثافة بأنها الكتلة لأي وحدة حجم من مادة معينة، أي أنها النسبة بين الكتلة والحجم معا.
- تعني الكثافة مقياس الكمية أو الحجم الذي تملأه المادة في وحدة الحجم، أي في المتر المكعب أو السنتيمتر المكعب.
- ومبدأ الكثافة يعين على قياس الجزيئات القريبة، فكلما اقتربت من بعضها زادت كثافتها.
- الكثافة هي خاصية فيزيائية للمواد سواء كانت سائلة أو صلبة أو غازية.
العوامل التي تؤثر على الكثافة
هناك مجموعة من العوامل التي تؤثر على الكثافة، ومن أهمها الضغط والحرارة، ويمكن الإشارة إليها بشكل مبسط من خلال التفصيل التالي:
- يجب أن نشير إلى وجود علاقة عكسية بين الحجم والكتلة، أي أنه كلما قل حجم المادة زادت كثافتها مع ثبات كتلتها والعكس، إذن الكثافة ترتبط بتغير حجم المادة.
الضغط
- كلما زاد الضغط على الجزيئات التي تقترب من بعضها، يقل حجم الجسم المضغوط عليه.
- هناك علاقة عكسية بين الكثافة والضغط، أي كلما زاد الضغط على الجسم زادت كثافته.
- أن الحجم يتناسب عكسيا مع الكثافة والضغط.
الحرارة
- يجب أن نوضح أن الحجم يتناسب طرديا مع الحرارة والحرارة تتناسب عكسيا مع الكثافة، أي عندما نسخن الجسم أو المادة تزداد حرارتها وتبتعد جزيئاتها عن بعضها وقد تنفصل مما يؤدي إلى زيادة حجم المادة.