الكثافة هي خاصية مكثفة . ويظل ثابتًا بغض النظر عن كمية المادة أو حجم النظام. بمعنى آخر، كثافة المادة ستكون هي نفسها سواء كان لديك كمية صغيرة أو كبيرة من تلك المادة.
حسنًا، كانت تلك مجرد إجابة بسيطة. ولكن هناك بعض الأشياء الإضافية التي يجب معرفتها حول هذا الموضوع والتي ستجعل مفهومك واضحًا للغاية.
لذلك دعونا ننتقل مباشرة إلى ذلك.
الوجبات السريعة الرئيسية: هل الكثافة خاصية مكثفة أم واسعة النطاق؟
- تعد الكثافة خاصية مكثفة لأنها تظل ثابتة بغض النظر عن حجم العينة أو كميتها، ويعتمد ذلك فقط على طبيعة المادة نفسها.
- تختلف الخصائص الموسعة، مثل الكتلة والحجم، اعتمادًا على كمية المادة الموجودة، في حين لا تختلف الكثافة.
- يتم قياس الكثافة بشكل مختلف بالنسبة للمواد الصلبة والسوائل والغازات باستخدام طرق مختلفة، مثل مبدأ أرخميدس ومقاييس الكثافة وقوانين الغاز.
لماذا تعتبر الكثافة خاصية مكثفة؟
تعتبر الكثافة خاصية مكثفة لأنها لا تعتمد على كمية أو حجم المادة التي يتم قياسها؛ يعتمد ذلك فقط على طبيعة المادة نفسها.
الخصائص المكثفة هي تلك التي تظل ثابتة بغض النظر عن حجم العينة أو الكمية، مما يجعلها مفيدة لتحديد وتوصيف المواد بغض النظر عن كتلتها أو حجمها.
هذا هو السبب في أن الكثافة خاصية مكثفة:
- مستقلة عن الكتلة: يتم تعريف الكثافة على أنها الكتلة لكل وحدة حجم (الكثافة = الكتلة / الحجم). وبما أن الكتلة موجودة في البسط والحجم في المقام، فإن الكتلة تلغى عند مقارنة كثافات العينات المختلفة. لذا، بغض النظر عن كمية المادة التي تمتلكها، فإن كثافتها ستبقى كما هي.
- حجم مستقل: وبالمثل، بما أن الحجم موجود في المقام، فلا يهم مقدار المادة التي لديك. ستبقى الكثافة ثابتة لمادة معينة في ظل ظروف محددة.
على سبيل القياس، فكر في اللون: تمامًا مثل الكثافة، يعد اللون أيضًا خاصية مكثفة. سواء كان لديك عينة كبيرة أو صغيرة من مادة ملونة، فإن اللون سيبقى كما هو.
ومع ذلك، فإن الخصائص الشاملة، مثل الكتلة والحجم نفسها، تعتمد على كمية المادة وليست ثابتة بالنسبة لأحجام العينات المختلفة.
تعتبر الخصائص المكثفة ضرورية في العلوم والهندسة لأنها تسمح للعلماء والباحثين بتحديد ووصف المواد دون القلق بشأن حجم أو كمية العينة التي تم فحصها.
لماذا الكثافة ليست خاصية واسعة النطاق؟
الكثافة ليست خاصية واسعة النطاق لأنها لا تعتمد على حجم أو كمية المادة التي يتم قياسها. وفي المقابل، تختلف الخصائص الموسعة اعتمادًا على كمية المادة الموجودة.
تظل الكثافة ثابتة بالنسبة لمادة معينة في ظل ظروف محددة، سواء كان لديك عينة كبيرة أو صغيرة من المادة.
تتناسب الخاصية الواسعة بشكل مباشر مع حجم أو كمية المادة. على سبيل المثال، الكتلة والحجم هي خصائص موسعة. إذا قمت بمضاعفة كمية المادة، فإن كتلتها وحجمها سوف يتضاعفان أيضًا.
ومع ذلك، فإن كثافة المادة ستبقى كما هي لأن الكتلة والحجم يتغيران بشكل متناسب، مما يلغي بعضهما البعض في حساب الكثافة (الكثافة = الكتلة / الحجم).
باختصار، الكثافة هي خاصية مكثفة لأنها مستقلة عن حجم أو كمية المادة، على عكس الخصائص الشاملة التي تتغير مع كمية المادة الموجودة.
كيف يتم قياس كثافة المواد الصلبة والسوائل والغازات؟
يتم قياس الكثافة بشكل مختلف بالنسبة للمواد الصلبة والسوائل والغازات بسبب حالاتها الفيزيائية المميزة. وإليك كيفية قياس الكثافة عادةً لكل منها:
قياس الكثافة للمواد الصلبة:
- مبدأ أرخميدس: بالنسبة للأجسام الصلبة غير المنتظمة الشكل، غالبا ما يستخدممبدأ أرخميدس . تنص على أن قوة الدفع المؤثرة على الجسم المغمور تساوي وزن السائل المزاح. من خلال قياس التغير في الوزن عندما يكون الجسم مغمورًا في سائل (عادةً الماء)، يمكن حساب كثافة المادة الصلبة.
- قياس الكتلة والحجم: بالنسبة للمواد الصلبة ذات الأشكال المنتظمة، يمكنك قياس كتلتها باستخدام مقياس وحجمها باستخدام طرق هندسية (على سبيل المثال، استخدام المساطر أو الفرجار أو حركة الماء). ثم قم بتقسيم الكتلة على الحجم للحصول على الكثافة.
قياس الكثافة للسوائل:
- مقياس كثافة السوائل: مقياس كثافة السوائل هو جهاز يقيس كثافة السائل. وهو يعمل على مبدأ أن طفو مقياس الهيدرومتر يتغير مع كثافة السائل. عادةً ما يطفو مقياس كثافة السوائل في السائل، وتشير القيمة التي يطفو عندها إلى الكثافة.
- البيكنوميتر: البيكنوميتر عبارة عن حاوية متخصصة تستخدم لقياس كثافة الكميات الصغيرة من السائل بدقة. يتم وزن مقياس البيكنومتر أولًا وهو فارغ، ثم يتم ملؤه بحجم معروف من السائل ويتم وزنه مرة أخرى. يتم حساب الكثافة باستخدام كتلة السائل وحجمه.
قياس الكثافة للغازات:
- قانون الغاز: بالنسبة للغازات، غالبًا ما يتم تحديد الكثافة باستخدام قانون الغاز المثالي ، الذي يربط كثافة الغاز بضغطه ودرجة حرارته وكتلته المولية. ومن خلال قياس هذه المعلمات وتطبيق معادلة قانون الغاز المثالي ، يمكنك حساب كثافة الغاز.
- الطرق التجريبية: من الناحية العملية، يتم استخدام تقنيات تجريبية مختلفة لقياس كثافة الغازات، مثل استخدام أجهزة قياس كثافة الغاز أو المعدات المتخصصة التي تعتمد على مبدأ انصباب الغاز أو إزاحته.
ومن المهم أن نلاحظ أن درجة الحرارة والضغط يمكن أن تؤثر بشكل كبير على كثافة المواد، وخاصة بالنسبة للغازات. ولذلك، عند الإبلاغ عن قيم الكثافة، من المعتاد إدراج ظروف درجة الحرارة والضغط التي تم في ظلها إجراء القياس (مثل درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي).
قراءة متعمقة
هل الصلابة خاصية مكثفة أم واسعة النطاق؟
هل حمض الهيدروكلوريك حمض قوي أم ضعيف؟
هل HNO3 (حمض النيتريك) حمض قوي أم ضعيف؟
هل H3PO4 (حمض الفوسفوريك) حمض قوي أم ضعيف؟
هل حمض الأسيتيك (CH3COOH) حمض قوي أم ضعيف؟