الكثافه

من ويكيبيديا، الموسوعه الحره
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
ARZWikify.png الصفحه دى ممكن تحتاج تتويك علشان تبقا حسب معايير ويكيبيديا كمان يمكن الصفحه مافيهاش لينكات لصفحات تانيه, حاول تضيف فيها لينكات لصفحات تانيه متعلقه بيها.

برج الكثافة, وبيوضح بعض المواد المختلفة فى الكثافة وتدرج الكثافات للمواد المختلفة

الكثافة , أو بمعنى ثاني هي كتلة وحدة الحجوم من المادة [1] او هى كثافة الكتلة الحجمية , و نعبر عنها في قوانين الفيزياء بالرمز ρ . وبلغة الرياضة الكثافة هي ناتج قسمة الكتلة (mass) على الحجم (volume):[2]

,

علاقة طردية بين الكتلة و الكثافة(زيادة الكتلة بتزيد الكثافة ),علاقة عكسية بين الكثافة و الحجم ( زيادة الحجم بتقل الكثافة ).

وبما ان الكتلة تقاس ب الكيلوجرام و الحجم بالمتر المكعب سوف تكون الوحدة التي تعبر عن الكثافة هى كجم/م3. كثافة اى مادة بتتغير باختلاف درجة الحرارة و الضغط . التغير دا بيبقى صغير فى المواد الصلبة والسوائل , لكن بيبقى كبير جدا فى الغازات. بزيادة الضغط بيقل الحجم وبالتالى بتزيد الكثافة , وبزيادة درجة الحرارة ( مع وجود اثتثناءات بسيطة) بيزيد حجم المادة وبالتالى بتقل كثافة المادة دى . فى معظم المواد , تسخين الجزء السفلى من سائل بيتسبب فى ما يسمى بموجات الحمل الحرارى و دى بتكون من القاع للسطح . ونتيجة لقلة كثافة القاع المتسخن بيطلع للسطح و السطح الى كثافته عاليه بينزل لتحت ويسخن ويتصاعد وهكذا . ومن ابسط الأمثلة براد الشاى ( غليان الماء )

قياس الكثافة[تعديل]

للمواد المتجانسة او المادة الواحدة[تعديل]

الكثافة للمادة المتجانسة فى اى نقطة منها واحدة وبتساوى كتلتها كلها على الحجم الكلى . الكتلة بتتقاس على ميزان او مقياس , الحجم ممكن يتقاس مباشرة ( عن طريق هندسة الشكل ) او عن طريقة كمية السائل المزاح. ولكي نحدد كثافة سائل او غاز ممكن نستخدم اجهزة زى الهيدروميتر او الداسى ميتر او جهاز كرولوس فلو ميتير على التوالى , وبالمثل الميزان الهيدروستاتيكى بيستخدم كمية المية المزاحة من الجسم لكي يحدد كثافته.

للمواد الغير متجانسه[تعديل]

لو الجسم ليس متجانس ( يتكون من اختلاط اكثر من مادة لهم كثافات مختلفة ) , كثافته تتغير من منطقة للثانية. فى الحالة هذه يتم حساب الكثافة لأي موقع فى الجسم عن طريق حساب كثافة حجم صغير من الموقع هذا . عند اقل حجم (متناهى الصغر ) تبقى كثافة الجسم الغير متجانس هى : ρ() = dm/dV بحيث ان ال dV هو الحجم الأولى فى المكان r من الجسم . وساعتها نقدر نعبر عن كتلة الجسم بإنها:

للمواد الغير مخلوطة[تعديل]

عمليا, المواد الحبيبية مثل السكر , الرمل , او الثلج تحتوي على فراغات. الكثير من المواد تتواجد فى الطبيعة على شكل الرقائق او الحبيبات . الفراغات هى اماكن موجود فيها حاجة ثانية غير المادة . فى الغالب يكون الفراغ هذا عبارة عن هواء , او ممكن يكون فضاء ( فراغ ) او سائل , او مادة صلبة , او اى غاز مختلف او خليط غازى .

حجم المواد الحبيبية ( يتضمن حجم الفراغ بين الجزيئات ) , فى الغالب نقدر احضار من حساب سهل مثلا كوب القياس ( المعايرة ) او هندسيا عن طريق معرفة ابعاد الحبيبة. الكتلة مقسومة على حجم الحبيبة يعطينا كثافة الحبيبة . وهذه تكون غير كثافة كتلة وحدة الحجوم من المادة.

ولهذا نقيس كثافة كتلة وحدة الحجوم من المادة لازم نزيل حجم الفراغ بين الجزيئات الاول. ساعات نقدر نحدده بالإستدلال الهندسى . بالنسبة لتعبئة القريبة للأجسام المتساوية مكان توصل حجم الجزء الذي ليس به فراغات ل 74 %, وممكن تتعين بالتجربة. بعض المواد الحبيبية مثل الرمل لهم حجم متغير من الفراغ وهذا بيعتمد على سواء المادة هذه متناثرة او مصبوبة , ممكن تكون مفكوكة او مدمجة مع بعضها وهذا يبدأ لتغير مساحة الفراغ بين الحبيبات

عمليا, غير لازم تكون الفراغات ( المسافات البينية ) تكون هواء , او حتى غازات . فى حالة الرمل , ممكن تكون ماء , والى ممكن يعطي فائدة كبيرة للقياس لأن الفراغات تكون مشبعة بالمئة ( لا يكون فيه اى فقاعات هواء ) وهذا يعطي للقياس ثبات اكثر من قياس الرمل الجاف ( المسافات البينية مشبعة بالهواء ).

فى حالة المواد الغير مدمجة, لازم نأخد بالنا فى تحديد كتلة المادة . لو كانت المادة تحت ضغط ( فى العادى يكون ضغط هواء عند سطح الارض ) تحديد كتلة مادة من وزنها يحتاج لمراعاة اثار الطفو بسبب كثافة الفراغ المتكون , وهذا يكون اعتمادا على كيفية القياس حصل. فى حالة الرمل الجاف , الرمل اكثر كثافة من الهواء بحيث ان تأثير الطفو يكون مهمل ( اقل من جزء فى الالف ).

التغير فى الكثافة[تعديل]

فى الغالب , ممكن الكثافة تتغير لو اتغير الضغط او درجة الحرارة . وبزيادة الضغط بتزيد الكثافة. وبزيادة درجة الحرارة بتقل الكثافة ( بين الضغط والكثافة علاقة طردية, و علاقة عكسية بين الكثافة ودرجة الحرارة ) , لاكن فى استئناءات بارزة للتعميم دا. مثلا : كثافة المية بتزيد بين درجة حرارة ذوبانها من 0 °C و 4 °C و وبنفس الكيفية بتظهر فى السيليكون فى درجات الحرارة المنخفضة.

تأثير الضغط ودرجة الحرارة على كثافةا لمواد بيكون بسيط , مقدار الضغط للمواد السايلة والصلبة بيكون 10−6 بار −1 ( 1 بار = 0.1 ضغط جوى ) تحت معيار الحرارة النموذجى 10 −5 كيلفن−1. ودا بيعادل 10 الف مرة ضغط الغلاف الجوى علشان نقلل حجم مادة 1 % بس. ( بالرغم من كدا ممكن يوصل الاف المرات اقل من الغلاف الجوى ودا للتربة الطرملية و الطين ). وعلشان الحجم يزيد 1 % عادة لازم تزيد درجة الحرارة على مقياس الالف من الدرجة المئوية.

العكس بالنسبة للغازات فهى بتتأثر بالضغط بقوة . كثافة الغاز الخامل ( المثالى ) بتكون :

بحيث ان الـ M هى الكتلة المولارية , و الـ P هى الضغط , و R هو ثابت الغاز وبيساوى 8.3144621 جول x كيلفن−1 x مول−1 , و الـ T هى درجة الحرارى المطلقة . ومعنى دا اننا ممكن نضاعف كثافة غاز خامل ( مثالى ) بمضاعفة الضفط او بتقليل درجة الحرارة المطلقة للنص .

وفى حالة التمدد الحجمى الحرارى فى ضغط ثابت وتغير بسيط فى الحرارة اعتماد الكثافة على الحرارة بيتوصف بالمعادلة دى :

بحيث ان الـ هى كثافة المادة عند الصفر المئوى ( درجة الحرارة المرجعية ) , و الـ هو معامل التمدد الحرارى للمادة فى درجة حرارة قريبة من .

مراجع[تعديل]

  1. "Density definition in Oil Gas Glossary". Oilgasglossary.com. Retrieved 2010-09-14.[dead link]
  2. "Gas Density Glenn research Center". grc.nasa.gov.