مفاهیم اصلی

در این آموزش یاد می گیرید که چه تراکم است و نحوه محاسبه آن همچنین فرمول، واحدها و معادله چگالی را یاد خواهید گرفت. در آخر، متوجه خواهید شد که آیا چگالی یک ویژگی فیزیکی است یا خیر.

تراکم چیست؟ تعریف

چگالی اندازه گیری مقدار “مواد” در یک فضای معین است. برای مثال، یک قطعه از عنصر سنگین‌تر سرب (Pb) چگالی‌تر از عنصر نرم‌تر و سبک‌تر طلا (Au) خواهد بود. یک بلوک استایروفوم نسبت به آجر چگالی کمتری دارد. به عنوان جرم در واحد حجم تعریف می شود.

می توانید به این فکر کنید که یک ماده چقدر فشرده یا شل است یا چقدر فشرده است. جامدات عموماً چگالی تر از مایعات و مایعات چگالی تر از گازها هستند، اما استثناهای زیادی وجود دارد.

آیا چگالی یک ویژگی فیزیکی است؟

این یک ویژگی فیزیکی است که توسط جرم بیش از حجم. خواص فیزیکی را می توان بدون تغییر در ترکیب شیمیایی ماده مشاهده کرد. سایر خواص فیزیکی عبارتند از نقطه ذوب و نقطه جوش. هر ماده، عنصر و ترکیب دارای چگالی منحصر به فرد مرتبط با آن است.

واحدهای چگالی

بیایید واحدهای “متداول” چگالی و واحدهای “رسمی” را مورد بحث قرار دهیم. رایج ترین واحد چگالی گرم بر سانتی متر مکعب یا گرم بر سانتی متر است³. به عنوان مثال، چگالی آب یک گرم در سانتی متر مکعب و چگالی سرب 3.42 گرم بر سانتی متر است.³. واحدهای رسمی چگالی که به عنوان واحدهای SI (سیستم بین المللی واحدها) شناخته می شوند، کیلوگرم بر متر مکعب (کیلوگرم بر سانتی متر) هستند.³). معادل های دیگر گرم بر میلی لیتر گرم در میلی لیتر و کیلوگرم در لیتر، کیلوگرم در لیتر هستند.

استایروفوم چگالی کمتری در حدود 1 گرم در سانتی متر دارد³. معمولاً به عنوان یک ماده سبک برای محافظت از بسته ها در هنگام حمل و نقل استفاده می شود. آ آجر تقریباً دو برابر استایروفوم با 2 گرم در سانتی متر است³. به اندازه کافی مقاوم است که در مقابل عناصر به عنوان مصالح ساختمانی مقاومت کند.

نحوه محاسبه چگالی

برای محاسبه این خاصیت، به یاد می آوریم که به عنوان جرم در حجم تعریف می شود. جرم معمولا با “m”، حجم با “V” و چگالی با هر یک نشان داده می شود.ρ“، یا “D” بزرگ. فرمول کلی به شرح زیر است:

فرمول / معادله چگالی

اندازه گیری	متغیر
تراکم	ρ
	دی
جرم	متر
جلد	V

اگر جرم و چگالی یک ماده را بدانید می توانید حجم آن را محاسبه کنید. اگر چگالی و حجم را می دانید، می توانید جرم را محاسبه کنید. و در آخر، اگر جرم و حجم را بدانید، می توانید چگالی را محاسبه کنید. چگونه می توانید چگالی خود را محاسبه کنید؟

تمرین

در اینجا چند نمونه از محاسبات چگالی، بر اساس برخی از عناصر و مولکول های مهم آورده شده است.

1. اگر جرم جیوه 28 گرم و حجم آن 2 سانتی متر باشد چگالی جیوه (Hg) را محاسبه کنید.³.
2. اگر یک بلوک مربعی آهن (Fe) با طول ضلع 2 سانتی متر 64 گرم وزن داشته باشد. چگالی آهن چقدر است؟
3. آب تقریباً d=1 گرم در میلی لیتر است، وزن 5 میلی لیتر آب بر حسب گرم چقدر است؟

راه حل ها:

1. برای جیوه d=14g/cm3.
2. برای آهن d=8 گرم بر سانتی متر مکعب.
3. 5 میلی لیتر آب 5 گرم وزن دارد.

تراکم – حقایق سرگرم کننده

1. متراکم ترین عنصر اسمیم است.
2. کمترین چگالی عنصر (یا هر گازی) هیدروژن است.
3. یکی از متراکم ترین اجرام نجومی که ما می شناسیم سیاهچاله است.
4. طلا و تنگستن، هر دو با چگالی 19.3 گرم بر سانتی متر مکعب، متراکم ترین مواد در دسترس هستند. یک مکعب تنگستن کوچک به طرز تکان دهنده ای سنگین است.
5. کم چگال ترین جامد جهان یک آئروژل گرافن با چگالی 0.16 میلی گرم بر سانتی متر است.³ در یک آزمایشگاه علوم و مهندسی پلیمر در چین توسعه یافته است.
6. جیوه یک فلز مایع است که چگالی آن از اکثر جامدات بیشتر است.
7. چگالی ترین گاز، تنگستن هگزا فلوراید، هنوز حدود 45 برابر چگالی یکی از کم چگال ترین مایعات، ایزوپنتان است.
8. یک آیتم فقط زمانی در آب غرق می شود که چگالی آن بیشتر از آب باشد. سعی کنید یک وسیله خانگی متراکم تر از آب پیدا کنید – دشوارتر از آن چیزی است که فکر می کنید!