محول الكثافة
الكثافة: من خفة الريشة إلى ثقل النجم النيوتروني
من لمسة الأيروجيل الرقيقة إلى كتلة الأوزميوم الساحقة، الكثافة هي البصمة الخفية لكل مادة. أتقن فيزياء علاقات الكتلة بالحجم، وفك شفرة ألغاز الجاذبية النوعية، وتحكم في التحويلات عبر المجالات الصناعية والعلمية والهندسية بدقة مطلقة.
أساسيات الكثافة
ما هي الكثافة؟
تقيس الكثافة مقدار الكتلة المعبأة في حجم معين. مثل مقارنة الريش بالرصاص - نفس الحجم، وزن مختلف. خاصية أساسية لتمييز المواد.
- الكثافة = الكتلة ÷ الحجم (ρ = m/V)
- كثافة أعلى = أثقل لنفس الحجم
- الماء: 1000 kg/m³ = 1 g/cm³
- تحدد الطفو/الغرق
الجاذبية النوعية
الجاذبية النوعية = الكثافة بالنسبة للماء. نسبة بدون أبعاد. SG = 1 تعني نفس كثافة الماء. SG < 1 يطفو، SG > 1 يغرق.
- SG = ρ_المادة / ρ_الماء
- SG = 1: نفس كثافة الماء
- SG < 1: يطفو (الزيت، الخشب)
- SG > 1: يغرق (المعادن)
تأثيرات درجة الحرارة
تتغير الكثافة مع درجة الحرارة! الغازات: حساسة جدًا. السوائل: تغيرات طفيفة. الماء أقصى كثافة له عند 4°م. حدد الظروف دائمًا.
- درجة الحرارة ↑ → الكثافة ↓
- الماء: أقصى كثافة عند 4°م (997 kg/m³)
- الغازات حساسة للضغط/درجة الحرارة
- القياسي: 20°م، 1 ضغط جوي
- الكثافة = الكتلة لكل حجم (ρ = m/V)
- الماء: 1000 kg/m³ = 1 g/cm³
- الجاذبية النوعية = ρ / ρ_الماء
- درجة الحرارة تؤثر على الكثافة
شرح أنظمة الوحدات
النظام الدولي / المتري
kg/m³ هو المعيار في النظام الدولي. g/cm³ شائع جدًا (= SG للماء). g/L للمحاليل. جميعها مرتبطة بقوى العدد 10.
- 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
- 1 g/mL = 1 g/cm³ = 1 kg/L
- 1 t/m³ = 1000 kg/m³
- g/L = kg/m³ (عدديًا)
النظام الإمبراطوري / الأمريكي
lb/ft³ هو الأكثر شيوعًا. lb/in³ للمواد الكثيفة. lb/gal للسوائل (الجالون الأمريكي ≠ الجالون البريطاني!). pcf = lb/ft³ في البناء.
- 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
- الجالون الأمريكي ≠ الجالون البريطاني (فرق 20%)
- lb/in³ للمعادن
- الماء: 62.4 lb/ft³
مقاييس الصناعة
API للبترول. Brix للسكر. Plato للتخمير. Baumé للمواد الكيميائية. تحويلات غير خطية!
- API: البترول (10-50°)
- Brix: السكر/النبيذ (0-30°)
- Plato: الجعة (10-20°)
- Baumé: المواد الكيميائية
فيزياء الكثافة
الصيغة الأساسية
ρ = m/V. اعرف أي اثنين، تجد الثالث. m = ρV، V = m/ρ. علاقة خطية.
- ρ = m / V
- m = ρ × V
- V = m / ρ
- يجب أن تتطابق الوحدات
الطفو
أرخميدس: قوة الطفو = وزن السائل المزاح. يطفو إذا كانت ρ_الجسم < ρ_السائل. هذا يفسر الجبال الجليدية والسفن.
- يطفو إذا كانت ρ_الجسم < ρ_السائل
- قوة الطفو = ρ_السائل × V × g
- النسبة المغمورة % = ρ_الجسم / ρ_السائل
- الجليد يطفو: 917 < 1000 kg/m³
البنية الذرية
تنتج الكثافة من الكتلة الذرية + التراص. الأوزميوم: الأكثر كثافة (22,590 kg/m³). الهيدروجين: أخف غاز (0.09 kg/m³).
- الكتلة الذرية مهمة
- التراص البلوري
- المعادن: كثافة عالية
- الغازات: كثافة منخفضة
مساعدات الذاكرة وحيل التحويل السريعة
حسابات ذهنية فائقة السرعة
- الماء هو 1: g/cm³ = g/mL = kg/L = SG (جميعها تساوي 1 للماء)
- اضرب في 1000: g/cm³ × 1000 = kg/m³ (1 g/cm³ = 1000 kg/m³)
- قاعدة 16: lb/ft³ × 16 ≈ kg/m³ (1 lb/ft³ ≈ 16.018 kg/m³)
- من SG إلى kg/m³: فقط اضرب في 1000 (SG 0.8 = 800 kg/m³)
- اختبار الطفو: SG < 1 يطفو، SG > 1 يغرق، SG = 1 طفو محايد
- قاعدة الجليد: 917 kg/m³ = 0.917 SG → 91.7% مغمور عند الطفو
تجنب كوارث الكثافة هذه
- g/cm³ ≠ g/m³! فرق بمعامل 1,000,000. تحقق دائمًا من وحداتك!
- درجة الحرارة مهمة: كثافة الماء 1000 عند 4°م، 997 عند 20°م، 958 عند 100°م
- الجالون الأمريكي مقابل البريطاني: فرق 20% يؤثر على تحويلات lb/gal (119.8 مقابل 99.8 kg/m³)
- الجاذبية النوعية SG بدون أبعاد: لا تضف وحدات. SG × 1000 = kg/m³ (ثم أضف الوحدات)
- جاذبية API معكوسة: API أعلى = زيت أخف (عكس الكثافة)
- كثافة الغاز تتغير مع الضغط والحرارة: يجب تحديد الظروف أو استخدام قانون الغازات المثالية
أمثلة سريعة
معايير الكثافة
| المادة | kg/m³ | SG | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| الهيدروجين | 0.09 | 0.0001 | أخف عنصر |
| الهواء | 1.2 | 0.001 | عند مستوى سطح البحر |
| الفلين | 240 | 0.24 | يطفو |
| الخشب | 500 | 0.5 | صنوبر |
| الجليد | 917 | 0.92 | 90% مغمور |
| الماء | 1000 | 1.0 | مرجع |
| ماء البحر | 1025 | 1.03 | ملح مضاف |
| الخرسانة | 2400 | 2.4 | بناء |
| الألومنيوم | 2700 | 2.7 | معدن خفيف |
| الفولاذ | 7850 | 7.85 | إنشائي |
| النحاس | 8960 | 8.96 | موصل |
| الرصاص | 11340 | 11.34 | ثقيل |
| الزئبق | 13546 | 13.55 | معدن سائل |
| الذهب | 19320 | 19.32 | نفيس |
| الأوزميوم | 22590 | 22.59 | الأكثر كثافة |
مواد شائعة
| المادة | kg/m³ | g/cm³ | lb/ft³ |
|---|---|---|---|
| الهواء | 1.2 | 0.001 | 0.075 |
| البنزين | 720 | 0.72 | 45 |
| الإيثانول | 789 | 0.79 | 49 |
| الزيت | 918 | 0.92 | 57 |
| الماء | 1000 | 1.0 | 62.4 |
| الحليب | 1030 | 1.03 | 64 |
| العسل | 1420 | 1.42 | 89 |
| المطاط | 1200 | 1.2 | 75 |
| الخرسانة | 2400 | 2.4 | 150 |
| الألومنيوم | 2700 | 2.7 | 169 |
تطبيقات من العالم الحقيقي
الهندسة
اختيار المواد حسب الكثافة. الفولاذ (7850) قوي/ثقيل. الألومنيوم (2700) خفيف. الخرسانة (2400) للمنشآت.
- الفولاذ: 7850 kg/m³
- الألومنيوم: 2700 kg/m³
- الخرسانة: 2400 kg/m³
- الرغوة: 30-100 kg/m³
البترول
جاذبية API تصنف النفط. الجاذبية النوعية للجودة. الكثافة تؤثر على الخلط والفصل والتسعير.
- API > 31.1: نفط خام خفيف
- API < 22.3: نفط خام ثقيل
- البنزين: ~720 kg/m³
- الديزل: ~832 kg/m³
الأغذية والمشروبات
Brix لمحتوى السكر. Plato للشعير. SG للعسل والشراب. مراقبة الجودة ومراقبة التخمير.
- Brix: العصير، النبيذ
- Plato: قوة الجعة
- العسل: ~1400 kg/m³
- الحليب: ~1030 kg/m³
حسابات سريعة
التحويلات
g/cm³ × 1000 = kg/m³. lb/ft³ × 16 = kg/m³. SG × 1000 = kg/m³.
- 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
- 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
- SG × 1000 = kg/m³
- 1 g/mL = 1 kg/L
حساب الكتلة
m = ρ × V. الماء: 2 m³ × 1000 = 2000 kg.
- m = ρ × V
- الماء: 1 L = 1 kg
- الفولاذ: 1 m³ = 7850 kg
- تحقق من الوحدات
الحجم
V = m / ρ. الذهب 1 kg: V = 1/19320 = 51.8 cm³.
- V = m / ρ
- 1 kg ذهب = 51.8 cm³
- 1 kg ألومنيوم = 370 cm³
- كثيف = صغير
كيف تعمل التحويلات
- الخطوة 1: المصدر → kg/m³
- الخطوة 2: kg/m³ → الهدف
- المقاييس الخاصة: غير خطية
- SG = الكثافة / 1000
- g/cm³ = g/mL = kg/L
التحويلات الشائعة
| من | إلى | × | مثال |
|---|---|---|---|
| g/cm³ | kg/m³ | 1000 | 1 → 1000 |
| kg/m³ | g/cm³ | 0.001 | 1000 → 1 |
| lb/ft³ | kg/m³ | 16 | 1 → 16 |
| kg/m³ | lb/ft³ | 0.062 | 1000 → 62.4 |
| SG | kg/m³ | 1000 | 1.5 → 1500 |
| kg/m³ | SG | 0.001 | 1000 → 1 |
| g/L | kg/m³ | 1 | 1000 → 1000 |
| lb/gal | kg/m³ | 120 | 1 → 120 |
| g/mL | g/cm³ | 1 | 1 → 1 |
| t/m³ | kg/m³ | 1000 | 1 → 1000 |
أمثلة سريعة
مسائل محلولة
عارضة فولاذية
عارضة فولاذية بأبعاد 2m × 0.3m × 0.3m، ρ=7850. ما هو الوزن؟
V = 0.18 m³. m = 7850 × 0.18 = 1413 kg ≈ 1.4 طن.
اختبار الطفو
خشب (600 kg/m³) في الماء. هل يطفو؟
600 < 1000، يطفو! الجزء المغمور: 600/1000 = 60%.
حجم الذهب
1 kg ذهب. ρ=19320. ما هو الحجم؟
V = 1/19320 = 51.8 cm³. بحجم علبة كبريت!
أخطاء شائعة
- **الخلط بين الوحدات**: g/cm³ ≠ g/m³! 1 g/cm³ = 1,000,000 g/m³. تحقق من البادئات!
- **درجة الحرارة**: كثافة الماء تتغير! 1000 عند 4°م، 997 عند 20°م، 958 عند 100°م.
- **الجالون الأمريكي مقابل البريطاني**: الأمريكي=3.785 لتر، البريطاني=4.546 لتر (فرق 20%). حدد النوع!
- **SG ≠ الكثافة**: SG بدون أبعاد. SG×1000 = kg/m³.
- **الغازات تنضغط**: الكثافة تعتمد على الضغط والحرارة. استخدم قانون الغازات المثالية.
- **المقاييس غير الخطية**: API، Brix، Baumé تحتاج إلى صيغ، وليس معاملات.
حقائق ممتعة
الأوزميوم هو الأكثر كثافة
22,590 kg/m³. قدم مكعب منه = 1,410 رطل! يتفوق على الإيريديوم قليلاً. نادر، ويستخدم في رؤوس الأقلام.
الجليد يطفو
الجليد 917 < الماء 1000. فريد من نوعه تقريبًا! البحيرات تتجمد من الأعلى إلى الأسفل، مما ينقذ الحياة المائية.
الماء أقصى كثافة له عند 4°م
أكثر كثافة عند 4°م، وليس 0°م! يمنع البحيرات من التجمد بالكامل - الماء بدرجة 4°م يهبط إلى القاع.
الأيروجيل: 99.8% هواء
1-2 kg/m³. 'الدخان المتجمد'. يدعم 2000 ضعف وزنه. تستخدمه مركبات المريخ!
النجوم النيوترونية
~4×10¹⁷ kg/m³. ملعقة شاي = 1 مليار طن! تنهار الذرات. أكثر المواد كثافة.
الهيدروجين هو الأخف
0.09 kg/m³. أخف من الهواء 14 مرة. الأكثر وفرة في الكون على الرغم من كثافته المنخفضة.
التطور التاريخي لقياس الكثافة
اكتشاف أرخميدس (250 قبل الميلاد)
حدثت أشهر لحظة 'وجدتها!' في العلم عندما اكتشف أرخميدس مبدأ الطفو والإزاحة الكثافية أثناء استحمامه في سيراكيوز، صقلية.
- شك الملك هيرو الثاني في أن صائغه قد غشه بخلط الفضة في تاج ذهبي
- كان على أرخميدس إثبات الاحتيال دون إتلاف التاج
- لاحظ إزاحة الماء في حوض استحمامه، فأدرك أنه يمكنه قياس الحجم بطريقة غير مدمرة
- الطريقة: قياس وزن التاج في الهواء وفي الماء؛ مقارنته بعينة من الذهب الخالص
- النتيجة: كان للتاج كثافة أقل من الذهب الخالص - ثبت الاحتيال!
- الإرث: أصبح مبدأ أرخميدس أساس الهيدروستاتيكا وعلم الكثافة
لا يزال هذا الاكتشاف الذي يعود تاريخه إلى 2300 عام هو أساس قياسات الكثافة الحديثة عبر طرق إزاحة الماء والطفو.
تقدم عصر النهضة والتنوير (1500-1800)
جلبت الثورة العلمية أدوات دقيقة ودراسات منهجية لكثافة المواد والغازات والمحاليل.
- 1586: اخترع جاليليو جاليلي الميزان الهيدروستاتيكي - أول أداة دقيقة للكثافة
- 1660s: درس روبرت بويل علاقات كثافة الغاز والضغط (قانون بويل)
- 1768: طور أنطوان بوميه مقاييس الهيدرومتر للمحاليل الكيميائية - لا تزال تستخدم حتى اليوم
- 1787: قاس جاك شارل كثافة الغاز مقابل درجة الحرارة (قانون شارل)
- 1790s: أرسى لافوازييه الكثافة كخاصية أساسية في الكيمياء
حولت هذه التطورات الكثافة من مجرد فضول إلى علم كمي، مما مكن من الكيمياء وعلوم المواد ومراقبة الجودة.
الثورة الصناعية والمقاييس المتخصصة (1800-1950)
طورت الصناعات مقاييس كثافة مخصصة للبترول والأغذية والمشروبات والمواد الكيميائية، كل منها مُحسَّن لاحتياجاتها الخاصة.
- 1921: أنشأ معهد البترول الأمريكي مقياس جاذبية API - درجات أعلى = نفط خام أخف وأكثر قيمة
- 1843: أتقن أدولف بريكس مقياس السكر للمحاليل السكرية - لا يزال °Brix هو المعيار في الأغذية والمشروبات
- 1900s: تم توحيد مقياس أفلاطون للتخمير - يقيس محتوى المستخلص في نقيع الشعير والجعة
- 1768 إلى الوقت الحاضر: مقاييس بوميه (الثقيلة والخفيفة) للأحماض والشراب والمواد الكيميائية الصناعية
- مقياس توادل للسوائل الصناعية الثقيلة - لا يزال يستخدم في الطلاء الكهربائي
لا تزال هذه المقاييس غير الخطية قائمة لأنها محسّنة لنطاقات ضيقة حيث تكون الدقة هي الأهم (على سبيل المثال، يغطي API 10-50° معظم أنواع النفط الخام).
علم المواد الحديث (1950 إلى الوقت الحاضر)
أحدث الفهم على المستوى الذري والمواد الجديدة والأدوات الدقيقة ثورة في قياس الكثافة وهندسة المواد.
- 1967: أكدت دراسة البلورات بالأشعة السينية أن الأوزميوم هو العنصر الأكثر كثافة عند 22,590 kg/m³ (يتفوق على الإيريديوم بنسبة 0.12%)
- 1980s-90s: حققت مقاييس الكثافة الرقمية دقة ±0.0001 g/cm³ للسوائل
- 1990s: تم تطوير الأيروجيل - أخف مادة صلبة في العالم عند 1-2 kg/m³ (99.8% هواء)
- 2000s: سبائك زجاجية معدنية بنسب غير عادية بين الكثافة والقوة
- 2019: إعادة تعريف النظام الدولي للوحدات تربط الكيلوغرام بثابت بلانك - أصبحت الكثافة الآن قابلة للتتبع إلى الفيزياء الأساسية
استكشاف أقصى الحدود الكونية
كشفت الفيزياء الفلكية في القرن العشرين عن أقصى درجات الكثافة التي تفوق الخيال الأرضي.
- الفضاء بين النجوم: ~10⁻²¹ kg/m³ - فراغ شبه مثالي مع ذرات الهيدروجين
- الغلاف الجوي للأرض عند مستوى سطح البحر: 1.225 kg/m³
- النجوم القزمة البيضاء: ~10⁹ kg/m³ - ملعقة شاي تزن عدة أطنان
- النجوم النيوترونية: ~4×10¹⁷ kg/m³ - ملعقة شاي تعادل ~1 مليار طن
- تفرد الثقب الأسود: كثافة لا نهائية نظريًا (تنهار الفيزياء)
تمتد الكثافات المعروفة على ~40 مرتبة من حيث الحجم - من فراغات الكون إلى النوى النجمية المنهارة.
التأثير المعاصر
اليوم، لا غنى عن قياس الكثافة في العلوم والصناعة والتجارة.
- البترول: تحدد جاذبية API سعر النفط الخام (±1° API = ملايين من القيمة)
- سلامة الأغذية: تكشف فحوصات الكثافة عن الغش في العسل وزيت الزيتون والحليب والعصير
- الأدوية: دقة تصل إلى جزء من المليغرام لتركيب الأدوية ومراقبة الجودة
- هندسة المواد: تحسين الكثافة لصناعة الطيران (قوي + خفيف)
- البيئة: قياس كثافة المحيطات والغلاف الجوي للنماذج المناخية
- استكشاف الفضاء: توصيف الكويكبات والكواكب والغلاف الجوي للكواكب الخارجية
محطات رئيسية في علم الكثافة
نصائح احترافية
- **مرجع الماء**: 1 g/cm³ = 1 g/mL = 1 kg/L = 1000 kg/m³
- **اختبار الطفو**: نسبة <1 تطفو، >1 تغرق
- **كتلة سريعة**: ماء 1 لتر = 1 كجم
- **حيلة الوحدة**: g/cm³ = SG عدديًا
- **درجة الحرارة**: حدد 20°م أو 4°م
- **النظام الإمبراطوري**: 62.4 lb/ft³ = ماء
- **الترميز العلمي التلقائي**: القيم < 0.000001 أو > 1,000,000,000 kg/m³ تُعرض بالترميز العلمي لسهولة القراءة.
مرجع الوحدات
النظام الدولي / المتري
| الوحدة | الرمز | kg/m³ | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| كيلوجرام لكل متر مكعب | kg/m³ | 1 kg/m³ (base) | وحدة أساسية في النظام الدولي. عالمية. |
| جرام لكل سنتيمتر مكعب | g/cm³ | 1.0 × 10³ kg/m³ | شائعة (10³). = SG للماء. |
| جرام لكل مليلتر | g/mL | 1.0 × 10³ kg/m³ | = g/cm³. الكيمياء. |
| جرام لكل لتر | g/L | 1 kg/m³ (base) | = kg/m³ عدديًا. |
| ملليجرام لكل مليلتر | mg/mL | 1 kg/m³ (base) | = kg/m³. طبي. |
| ملليجرام لكل لتر | mg/L | 1.0000 g/m³ | = ppm للماء. |
| كيلوجرام لكل لتر | kg/L | 1.0 × 10³ kg/m³ | = g/cm³. السوائل. |
| كيلوجرام لكل ديسيمتر مكعب | kg/dm³ | 1.0 × 10³ kg/m³ | = kg/L. |
| طن متري لكل متر مكعب | t/m³ | 1.0 × 10³ kg/m³ | طن/m³ (10³). |
| جرام لكل متر مكعب | g/m³ | 1.0000 g/m³ | الغازات، جودة الهواء. |
| ملليجرام لكل سنتيمتر مكعب | mg/cm³ | 1 kg/m³ (base) | = kg/m³. |
| كيلوجرام لكل سنتيمتر مكعب | kg/cm³ | 1000.0 × 10³ kg/m³ | عالية (10⁶). |
الإمبراطوري / الأمريكي العرفي
| الوحدة | الرمز | kg/m³ | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| رطل لكل قدم مكعب | lb/ft³ | 16.02 kg/m³ | معيار أمريكي (≈16). |
| رطل لكل بوصة مكعبة | lb/in³ | 27.7 × 10³ kg/m³ | المعادن (≈27680). |
| رطل لكل ياردة مكعبة | lb/yd³ | 593.2760 g/m³ | أعمال الحفر (≈0.59). |
| رطل لكل جالون (أمريكي) | lb/gal | 119.83 kg/m³ | السوائل الأمريكية (≈120). |
| رطل لكل جالون (إمبراطوري) | lb/gal UK | 99.78 kg/m³ | البريطاني أكبر بنسبة 20% (≈100). |
| أونصة لكل بوصة مكعبة | oz/in³ | 1.7 × 10³ kg/m³ | كثيفة (≈1730). |
| أونصة لكل قدم مكعب | oz/ft³ | 1.00 kg/m³ | خفيفة (≈1). |
| أونصة لكل جالون (أمريكي) | oz/gal | 7.49 kg/m³ | أمريكي (≈7.5). |
| أونصة لكل جالون (إمبراطوري) | oz/gal UK | 6.24 kg/m³ | بريطاني (≈6.2). |
| طن (قصير) لكل ياردة مكعبة | ton/yd³ | 1.2 × 10³ kg/m³ | قصير (≈1187). |
| طن (طويل) لكل ياردة مكعبة | LT/yd³ | 1.3 × 10³ kg/m³ | طويل (≈1329). |
| سلاج لكل قدم مكعب | slug/ft³ | 515.38 kg/m³ | هندسة (≈515). |
الثقل النوعي والمقاييس
| الوحدة | الرمز | kg/m³ | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| الثقل النوعي (بالنسبة للماء عند 4 درجات مئوية) | SG | 1.0 × 10³ kg/m³ | SG=1 هو 1000. |
| الكثافة النسبية | RD | 1.0 × 10³ kg/m³ | = SG. مصطلح ISO. |
| درجة بوميه (للسوائل الأثقل من الماء) | °Bé (heavy) | formula | SG=145/(145-°Bé). مواد كيميائية. |
| درجة بوميه (للسوائل الأخف من الماء) | °Bé (light) | formula | SG=140/(130+°Bé). بترول. |
| درجة API (للنفط) | °API | formula | API=141.5/SG-131.5. أعلى=أخف. |
| درجة بريكس (لمحاليل السكر) | °Bx | formula | °Bx≈(SG-1)×200. سكر. |
| درجة أفلاطون (للبيرة/الجعة) | °P | formula | °P≈(SG-1)×258.6. جعة. |
| درجة توادل | °Tw | formula | °Tw=(SG-1)×200. مواد كيميائية. |
نظام CGS
| الوحدة | الرمز | kg/m³ | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| جرام لكل سنتيمتر مكعب (CGS) | g/cc | 1.0 × 10³ kg/m³ | = g/cm³. ترميز قديم. |
متخصصة وصناعية
| الوحدة | الرمز | kg/m³ | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| رطل لكل جالون (طين الحفر) | ppg | 119.83 kg/m³ | = lb/gal US. حفر. |
| رطل لكل قدم مكعب (البناء) | pcf | 16.02 kg/m³ | = lb/ft³. بناء. |
الأسئلة الشائعة
الكثافة مقابل الجاذبية النوعية؟
الكثافة لها وحدات (kg/m³, g/cm³). الجاذبية النوعية (SG) هي نسبة بدون أبعاد إلى الماء. SG=ρ/ρ_الماء. SG=1 تعني نفس كثافة الماء. اضرب SG في 1000 للحصول على kg/m³. SG مفيدة للمقارنات السريعة.
لماذا يطفو الجليد؟
يتمدد الماء عند التجمد. الجليد=917، الماء=1000 kg/m³. الجليد أقل كثافة بنسبة 9%. تتجمد البحيرات من الأعلى إلى الأسفل، تاركة الماء في الأسفل للحياة. لو غرق الجليد، لتجمدت البحيرات بالكامل. رابطة هيدروجينية فريدة.
تأثير درجة الحرارة؟
درجة حرارة أعلى ← كثافة أقل (تمدد). الغازات حساسة جدًا. السوائل ~0.02%/°م. المواد الصلبة تغير طفيف. استثناء: الماء أكثر كثافة عند 4°م. حدد درجة الحرارة دائمًا للدقة.
الجالون الأمريكي مقابل البريطاني؟
الأمريكي=3.785 لتر، البريطاني=4.546 لتر (أكبر بنسبة 20%). يؤثر على lb/gal! 1 lb/US gal=119.8 kg/m³. 1 lb/UK gal=99.8 kg/m³. حدد دائمًا.
دقة الجاذبية النوعية للمواد؟
دقيقة جدًا إذا تم التحكم في درجة الحرارة. ±0.001 نموذجي للسوائل عند درجة حرارة ثابتة. المواد الصلبة ±0.01. تحتاج الغازات إلى التحكم في الضغط. المعيار: 20°م أو 4°م كمرجع للماء.
كيف تقاس الكثافة؟
السوائل: الهيدرومتر، البيكنومتر، مقياس الكثافة الرقمي. المواد الصلبة: طريقة أرخميدس (إزاحة الماء)، بيكنومتر الغاز. الدقة: يمكن الوصول إلى 0.0001 g/cm³. التحكم في درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية.
دليل الأدوات الكامل
كل الأدوات البالغ عددها 71 متاحة على UNITS