تعريف الحجم

نشرح في هذا النص تعريف الحجم، كل مادة في البيئة المحيطة بها خصائص تميزها عن غيرها، مثل اللون والوزن والكتلة والكثافة، ولكل من هذه الخصائص وحدة قياس محددة تستخدمها النظم العالمية للوحدات، والعلماء يعملون على تحديد قوانين لحساب وقياس هذه المواد وخصائصها المميزة، والحجم هو واحد من أهم خصائص المواد في البيئة، ولكن ما هو الحجم بالضبط؟ وما هي وحدات قياسه؟ سنجيب على هذه الأسئلة في الأسطر التالية على هذا الموقع.

تعريف الحجم

• يعرف الحجم بأنه الفراغ ثلاثي الأبعاد الذي يشغله جسم سواء كان صلبا أو سائلا أو غازيا.
• والفرق بين الحجم والمساحة يكمن في أن الأول هو مقياس لحجم ثلاثي الأبعاد، بينما المساحة هي مقياس لحجم ثنائي الأبعاد.
• هناك عدة عوامل تؤثر على حجم المواد، أول هذه العوامل هي درجة حرارة المادة، حيث يزداد حجم المواد بازدياد درجة الحرارة، باستثناء الماء. بمعنى آخر، هناك علاقة عكسية بين درجة الحرارة والحجم.
• بزيادة الضغط، يقل حجم المواد بشكل عكسي، أي أن هناك علاقة عكسية بين الضغط والحجم.
• لا يوجد علاقة بين الحجم والوزن أو الكتلة، حيث يعتبر الحجم خاصية مستقلة للمادة، حيث يعبر عن المساحة التي يشغلها الجسم، وتزداد الكتلة إذا كانت الكثافة عالية، حتى لو كان الحجم صغيرا، وبالتالي يلعب الحجم دورا مع الكثافة في تحديد الكتلة.
• فيما يتعلق بقياس حجم المواد، فإنه يتغير باختلاف كل مادة، حيث يتم قياس المواد الصلبة من خلال حساب حجم السائل الموجود فيها.
• أما السوائل والغازات فيتم قياس حجمها بواسطة قياس حجم الحاوية التي تحتوي على تلك المواد.
• وعلى سبيل المثال، يتم قياس حجم المحلول الكيميائي في الميليتات باستخدام أسطوانة متدرجة.
• وبشكل عام يتم قياس حجم المواد السائلة باستخدام الأكواب والقوارير والأسطوانات المتدرجة.

وحدات قياس الحجم

فيما يتعلق بوحدات قياس الحجم، كان في السابق يعتمد على الوحدات التي اعتمدها النظام البريطاني، ولكن في الوقت الحالي يعتمد على النظام العالمي للوحدات وهو النظام المتري.

• وحدات الحجم في النظام البريطاني:
  • جالون.
  • الأونصة السائلة.
  • الكوب.
  • باينت.
  • كورات.
  • ملعقة صغيرة.
  • ملعقة طعام كبيرة.
• وحدات الحجم في نظام الوحدات العالمي:
  • اللتر.
  • المتر المكعب.
  • الملليلتر.

تعريف الحجم والكتلة

• قد يخلط البعض بين مفهوم الحجم والكتلة، ولكن الكتلة تعني عدم استجابة الجسم للحركة وتغيير السرعة، أي أنها تعبر عن كمية المادة، ولكن الحجم يشير إلى المساحة التي تشغلها تلك المادة.
• وإذا كان الجسم مضغوطا، فقد لا يحتل مساحة كبيرة حتى لو كان وزنه كبيرا.
• وهذا ما تعبر عنه العلاقة التالية: الكثافة= الكتلة/ الحجم.
• وقد وضع النظام العالمي للوحدات وحدة قياس الكتلة وهي الكيلوجرام، وتشار إليها بالاختصار كجم.

تعريف الحجم والسعة

• كما ذكرنا سابقا ، الحجم هو الفضاء ثلاثي الأبعاد الذي يشغله جسم بغض النظر عن حالته سواء كانت سائلة أو صلبة أو غازية.
• في حين أن السعة تعني كمية المادة السائلة الموجودة في حاوية ثلاثية الأبعاد.
• وضع النظام العالمي وحدة قياس السعة وهي الملليمتر أو اللتر.
• الفرق بين الحجم والسعة يتمثل في أن سعة الشكل ثلاثي الأبعاد يمكن أن تتغير وفقا لكمية السائل الموجودة فيه، بينما الحجم ثابت لنفس الشكل.

قانون الحجم

هناك مجموعة من القوانين المستخدمة لقياس حجم المواد، ويتم استخدام كل قانون وفقا لحالة المادة، وذلك كما يلي:

قوانين حجم المادة حسب الحالة الفيزيائية

• حساب الحجم بطريقة الإزاحة: تستخدم هذه الطريقة للمواد الصلبة العشوائية والسائلة والغازية، وهي طريقة دقيقة لحساب الحجم، ويعبر عنها بالقانون التالي: حجم الجسم = حجم السائل الموجود في حاوية معينة ذات أبعاد معروفة.
• حساب الحجم بطريقة الكثافة: بسبب عدم امتلاك المواد السائلة أبعاد ثابتة وأشكال محددة يمكن قياسها بسهولة، فإن حساب حجمها صعب نوعا ما، لذلك يتم استخدام القانون التالي: حجم الجسم = وزن الجسم / كثافته، ولتنفيذ هذه الطريقة يجب معرفة الكثافات العامة لمختلف المواد في الظروف الطبيعية، وتستخدم هذه الطريقة لقياس حجم السوائل والمواد الصلبة.
• حساب الحجم بالأبعاد المادية للشكل الثلاثي: وهي طريقة يتم استخدامها لحساب حجم المواد الصلبة ثلاثية الأبعاد، حيث توجد قوانين خاصة بالحجم لجميع الأشكال تستخدم لحساب الحجم، وتعتمد هذه القوانين على الأبعاد التي يمكن قياسها بسهولة.
• حساب حجم الغازات: هناك قانون يستخدم في حساب حجم الغازات وهو: V= nRT/P، وكل حرف من حروف هذا القانون يمثل شيئا محددا، حيث أن V هو الحجم المثالي للغاز بوحدة اللتر، و n يمثل عدد مولات الغاز، و t يدل على درجة الحرارة بوحدة كلفن، و p يشير إلى الضغط بوحدة الأتموسفير.

قوانين حجم المادة حسب الشكل الهندسي

هناك صيغة عامة تستخدم في حساب حجم الأشكال ثلاثية الأبعاد، وتلك الصيغة هي: حجم المادة = مساحة القاعدة × الارتفاع، وفيما يلي قوانين حساب حجم الأشكال الهندسية ثلاثية الأبعاد

• المنشور الثلاثي: فالقانون المستخدم لحساب حجمه هو مساحة القاعدة ضرب الارتفاع.
• المنشور الرباعي: والقانون المستخدم لحساب حجمه هو مساحة القاعدة ضرب الارتفاع، أي الطول ضرب العرض ضرب الارتفاع.
• المخروط: إذا كان المخروط لديه قاعدة دائرية، فيمكن استخدام هذه الصيغة لحساب حجمه: 1/3 × (مساحة القاعدة × الارتفاع).
• الأسطوانة: إذا كانت الأسطوانة ذات قاعدة دائرية، يتم استخدام القانون التالي لحساب حجمها: مساحة القاعدة مضروبة في الارتفاع.
• الكرة: يستخدم القانون التالي لحساب حجم الكرة: 4/3 × π × (نصف قطر الدائرة المركزية)^3.
• الهرم: يستخدم هذا القانون لحساب حجم الهرم: مساحة القاعدة مضروبة في الارتفاع، وتحسب مساحة القاعدة حسب شكل الهرم.

أدوات قياس الحجم

تحدد المادة المستخدمة في القياس بناء على الشكل الفيزيائي للمادة التي يتم قياس حجمها كالتالي:

أدوات قياس أحجام المواد الصلبة

• ومن ضمنها الميزان الذي يقيس الكتلة، ويحسب حجم المادة بعد معرفة كثافتها.
• تأتي الحاويات على شكل أعمدة رباعية الأبعاد المعروفة والتي تحتوي على سوائل، وحجم السائل الذي يجري سكبه في الحاوية يكون مساويا لحجم الجسم الصلب المغمور فيه.
• الشريط المتري يستخدم لقياس أبعاد المنشور الرباعي وأشكال أخرى منتظمة.
• الحاوية ذات الشكل الأسطواني التي تحتوي على سائل، حجم السائل في الأسطوانة مساو لحجم الجسم الصلب المكتوم بهذا السائل.

أدوات قياس أحجام الغازات

• يمكن حساب حجم الغاز المحرر في الحقنة بعد حدوث تفاعل ما وتحرير الغاز.
• عداد التدفق هو جهاز متاح في الأسواق، ويقيس حجم تدفق الغازات.
• يستخدم الميزان الكتلي لحساب حجم الغاز بعد معرفة كثافته.
• المخبار المدرج والذي يستخدم في المياه التي تحتوي على غازات غير قابلة للذوبان.

أدوات قياس أحجام السوائل

• المحقان.
• الدورق الحجمي.
• الأكواب.
• السحاحة.
• المخبار المدرج.

وهنا نصل إلى نهاية مقالنا حيث قدمنا تعريفا للحجم ووحدات قياسه والفرق بينه وبين الكتلة والسعة، وتناولنا قوانين الحجم والأدوات المستخدمة في قياسه. تابعوا المزيد من المقالات على الموسوعة العربية الشاملة.

المراجع

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5