مبدل چگالی
چگالی آشکار شد: از سبکی پر تا سنگینی ستاره نوترونی
از لمس لطیف آئروژل تا جرم خردکننده اسمیم، چگالی امضای پنهان هر مادهای است. بر فیزیک روابط جرم به حجم مسلط شوید، رازهای وزن مخصوص را کشف کنید و تبدیلها را در حوزههای صنعتی، علمی و مهندسی با دقت مطلق فرمان دهید.
مبانی چگالی
چگالی چیست؟
چگالی اندازهگیری میکند که چه مقدار جرم در یک حجم بستهبندی شده است. مانند مقایسه پر با سرب—اندازه یکسان، وزن متفاوت. ویژگی کلیدی برای شناسایی مواد.
- چگالی = جرم ÷ حجم (ρ = m/V)
- چگالی بالاتر = سنگینتر برای همان اندازه
- آب: ۱۰۰۰ kg/m³ = ۱ g/cm³
- شناور شدن/غرق شدن را تعیین میکند
وزن مخصوص
وزن مخصوص = چگالی نسبت به آب. نسبت بدون بعد. SG = ۱ به معنای برابر با آب است. SG < ۱ شناور میشود، SG > ۱ غرق میشود.
- SG = ρ_ماده / ρ_آب
- SG = ۱: برابر با آب
- SG < ۱: شناور میشود (روغن، چوب)
- SG > ۱: غرق میشود (فلزات)
اثرات دما
چگالی با دما تغییر میکند! گازها: بسیار حساس. مایعات: تغییرات جزئی. آب در دمای ۴ درجه سانتیگراد بیشترین چگالی را دارد. همیشه شرایط را مشخص کنید.
- دما ↑ → چگالی ↓
- آب: حداکثر در ۴ درجه سانتیگراد (۹۹۷ kg/m³)
- گازها به فشار/دما حساس هستند
- استاندارد: ۲۰ درجه سانتیگراد، ۱ اتمسفر
- چگالی = جرم در واحد حجم (ρ = m/V)
- آب: ۱۰۰۰ kg/m³ = ۱ g/cm³
- وزن مخصوص = ρ / ρ_آب
- دما بر چگالی تأثیر میگذارد
توضیح سیستمهای واحد
SI / متریک
kg/m³ استاندارد SI است. g/cm³ بسیار رایج است (= SG برای آب). g/L برای محلولها. همه با توانهای ۱۰ به هم مرتبط هستند.
- ۱ g/cm³ = ۱۰۰۰ kg/m³
- ۱ g/mL = ۱ g/cm³ = ۱ kg/L
- ۱ t/m³ = ۱۰۰۰ kg/m³
- g/L = kg/m³ (از نظر عددی)
امپریال / ایالات متحده
lb/ft³ رایجترین است. lb/in³ برای مواد متراکم. lb/gal برای مایعات (گالن ایالات متحده ≠ گالن بریتانیا!). pcf = lb/ft³ در ساخت و ساز.
- ۱ lb/ft³ ≈ ۱۶ kg/m³
- گالن ایالات متحده ≠ گالن بریتانیا (۲۰٪ تفاوت)
- lb/in³ برای فلزات
- آب: ۶۲.۴ lb/ft³
مقیاسهای صنعتی
API برای نفت. بریکس برای شکر. پلاتو برای آبجوسازی. بومه برای مواد شیمیایی. تبدیلهای غیرخطی!
- API: نفت (۱۰-۵۰ درجه)
- بریکس: شکر/شراب (۰-۳۰ درجه)
- پلاتو: آبجو (۱۰-۲۰ درجه)
- بومه: مواد شیمیایی
فیزیک چگالی
فرمول پایه
ρ = m/V. هر دو را بدانید، سومی را پیدا کنید. m = ρV, V = m/ρ. رابطه خطی.
- ρ = m / V
- m = ρ × V
- V = m / ρ
- واحدها باید مطابقت داشته باشند
شناوری
ارشمیدس: نیروی شناوری = وزن سیال جابجا شده. اگر ρ_جسم < ρ_سیال باشد، شناور میشود. کوههای یخ و کشتیها را توضیح میدهد.
- اگر ρ_جسم < ρ_سیال باشد، شناور میشود
- نیروی شناوری = ρ_سیال × V × g
- ٪ غوطهور = ρ_جسم/ρ_سیال
- یخ شناور میشود: ۹۱۷ < ۱۰۰۰ kg/m³
ساختار اتمی
چگالی از جرم اتمی + بستهبندی ناشی میشود. اسمیم: چگالترین (۲۲,۵۹۰ kg/m³). هیدروژن: سبکترین گاز (۰.۰۹ kg/m³).
- جرم اتمی مهم است
- بستهبندی کریستالی
- فلزات: چگالی بالا
- گازها: چگالی پایین
کمکهای حافظه و ترفندهای تبدیل سریع
محاسبات ذهنی برقآسا
- آب ۱ است: g/cm³ = g/mL = kg/L = SG (همه برای آب برابر ۱ هستند)
- ضرب در ۱۰۰۰: g/cm³ × ۱۰۰۰ = kg/m³ (۱ g/cm³ = ۱۰۰۰ kg/m³)
- قانون ۱۶: lb/ft³ × ۱۶ ≈ kg/m³ (۱ lb/ft³ ≈ ۱۶.۰۱۸ kg/m³)
- SG به kg/m³: فقط در ۱۰۰۰ ضرب کنید (SG ۰.۸ = ۸۰۰ kg/m³)
- آزمایش شناوری: SG < ۱ شناور میشود، SG > ۱ غرق میشود، SG = ۱ شناوری خنثی
- قانون یخ: ۹۱۷ kg/m³ = ۰.۹۱۷ SG → ۹۱.۷٪ هنگام شناور شدن زیر آب است
از این فجایع چگالی اجتناب کنید
- g/cm³ ≠ g/m³! تفاوت ۱,۰۰۰,۰۰۰ برابری. همیشه واحدهای خود را بررسی کنید!
- دما مهم است: آب در ۴ درجه سانتیگراد ۱۰۰۰، در ۲۰ درجه سانتیگراد ۹۹۷، در ۱۰۰ درجه سانتیگراد ۹۵۸ است
- گالن ایالات متحده در مقابل بریتانیا: تفاوت ۲۰٪ بر تبدیلهای lb/gal تأثیر میگذارد (۱۱۹.۸ در مقابل ۹۹.۸ kg/m³)
- SG بدون بعد است: واحد اضافه نکنید. SG × ۱۰۰۰ = kg/m³ (سپس واحد اضافه کنید)
- گرانش API برعکس است: API بالاتر = نفت سبکتر (برعکس چگالی)
- چگالی گاز با P&T تغییر میکند: باید شرایط را مشخص کنید یا از قانون گازهای ایدهآل استفاده کنید
مثالهای سریع
محکهای چگالی
| ماده | kg/m³ | SG | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| هیدروژن | ۰.۰۹ | ۰.۰۰۰۱ | سبکترین عنصر |
| هوا | ۱.۲ | ۰.۰۰۱ | سطح دریا |
| چوبپنبه | ۲۴۰ | ۰.۲۴ | شناور میشود |
| چوب | ۵۰۰ | ۰.۵ | کاج |
| یخ | ۹۱۷ | ۰.۹۲ | ۹۰٪ غوطهور |
| آب | ۱۰۰۰ | ۱.۰ | مرجع |
| آب دریا | ۱۰۲۵ | ۱.۰۳ | نمک اضافه شده |
| بتن | ۲۴۰۰ | ۲.۴ | ساخت و ساز |
| آلومینیوم | ۲۷۰۰ | ۲.۷ | فلز سبک |
| فولاد | ۷۸۵۰ | ۷.۸۵ | سازهای |
| مس | ۸۹۶۰ | ۸.۹۶ | رسانا |
| سرب | ۱۱۳۴۰ | ۱۱.۳۴ | سنگین |
| جیوه | ۱۳۵۴۶ | ۱۳.۵۵ | فلز مایع |
| طلا | ۱۹۳۲۰ | ۱۹.۳۲ | گرانبها |
| اسمیم | ۲۲۵۹۰ | ۲۲.۵۹ | چگالترین |
مواد رایج
| ماده | kg/m³ | g/cm³ | lb/ft³ |
|---|---|---|---|
| هوا | ۱.۲ | ۰.۰۰۱ | ۰.۰۷۵ |
| بنزین | ۷۲۰ | ۰.۷۲ | ۴۵ |
| اتانول | ۷۸۹ | ۰.۷۹ | ۴۹ |
| روغن | ۹۱۸ | ۰.۹۲ | ۵۷ |
| آب | ۱۰۰۰ | ۱.۰ | ۶۲.۴ |
| شیر | ۱۰۳۰ | ۱.۰۳ | ۶۴ |
| عسل | ۱۴۲۰ | ۱.۴۲ | ۸۹ |
| لاستیک | ۱۲۰۰ | ۱.۲ | ۷۵ |
| بتن | ۲۴۰۰ | ۲.۴ | ۱۵۰ |
| آلومینیوم | ۲۷۰۰ | ۲.۷ | ۱۶۹ |
کاربردهای دنیای واقعی
مهندسی
انتخاب مواد بر اساس چگالی. فولاد (۷۸۵۰) قوی/سنگین. آلومینیوم (۲۷۰۰) سبک. بتن (۲۴۰۰) برای سازهها.
- فولاد: ۷۸۵۰ kg/m³
- آلومینیوم: ۲۷۰۰ kg/m³
- بتن: ۲۴۰۰ kg/m³
- فوم: ۳۰-۱۰۰ kg/m³
نفت
گرانش API نفت را طبقهبندی میکند. وزن مخصوص برای کیفیت. چگالی بر اختلاط، جداسازی و قیمتگذاری تأثیر میگذارد.
- API > ۳۱.۱: نفت خام سبک
- API < ۲۲.۳: نفت خام سنگین
- بنزین: ~۷۲۰ kg/m³
- دیزل: ~۸۳۲ kg/m³
مواد غذایی و نوشیدنی
بریکس برای محتوای شکر. پلاتو برای مالت. SG برای عسل و شربتها. کنترل کیفیت، نظارت بر تخمیر.
- بریکس: آبمیوه، شراب
- پلاتو: قدرت آبجو
- عسل: ~۱۴۰۰ kg/m³
- شیر: ~۱۰۳۰ kg/m³
ریاضیات سریع
تبدیلها
g/cm³ × ۱۰۰۰ = kg/m³. lb/ft³ × ۱۶ = kg/m³. SG × ۱۰۰۰ = kg/m³.
- ۱ g/cm³ = ۱۰۰۰ kg/m³
- ۱ lb/ft³ ≈ ۱۶ kg/m³
- SG × ۱۰۰۰ = kg/m³
- ۱ g/mL = ۱ kg/L
محاسبه جرم
m = ρ × V. آب: ۲ m³ × ۱۰۰۰ = ۲۰۰۰ kg.
- m = ρ × V
- آب: ۱ L = ۱ kg
- فولاد: ۱ m³ = ۷۸۵۰ kg
- واحدها را بررسی کنید
حجم
V = m / ρ. طلا ۱ kg: V = ۱/۱۹۳۲۰ = ۵۱.۸ cm³.
- V = m / ρ
- ۱ kg طلا = ۵۱.۸ cm³
- ۱ kg Al = ۳۷۰ cm³
- چگال = کوچک
نحوه کار تبدیلها
- مرحله ۱: منبع → kg/m³
- مرحله ۲: kg/m³ → هدف
- مقیاسهای ویژه: غیرخطی
- SG = چگالی / ۱۰۰۰
- g/cm³ = g/mL = kg/L
تبدیلهای رایج
| از | به | × | مثال |
|---|---|---|---|
| g/cm³ | kg/m³ | ۱۰۰۰ | ۱ → ۱۰۰۰ |
| kg/m³ | g/cm³ | ۰.۰۰۱ | ۱۰۰۰ → ۱ |
| lb/ft³ | kg/m³ | ۱۶ | ۱ → ۱۶ |
| kg/m³ | lb/ft³ | ۰.۰۶۲ | ۱۰۰۰ → ۶۲.۴ |
| SG | kg/m³ | ۱۰۰۰ | ۱.۵ → ۱۵۰۰ |
| kg/m³ | SG | ۰.۰۰۱ | ۱۰۰۰ → ۱ |
| g/L | kg/m³ | ۱ | ۱۰۰۰ → ۱۰۰۰ |
| lb/gal | kg/m³ | ۱۲۰ | ۱ → ۱۲۰ |
| g/mL | g/cm³ | ۱ | ۱ → ۱ |
| t/m³ | kg/m³ | ۱۰۰۰ | ۱ → ۱۰۰۰ |
مثالهای سریع
مسائل حلشده
تیر فولادی
تیر فولادی ۲m × ۰.۳m × ۰.۳m، ρ=۷۸۵۰. وزن؟
V = ۰.۱۸ m³. m = ۷۸۵۰ × ۰.۱۸ = ۱۴۱۳ kg ≈ ۱.۴ تن.
آزمایش شناوری
چوب (۶۰۰ kg/m³) در آب. شناور میشود؟
۶۰۰ < ۱۰۰۰، شناور میشود! غوطهور: ۶۰۰/۱۰۰۰ = ۶۰٪.
حجم طلا
۱ kg طلا. ρ=۱۹۳۲۰. حجم؟
V = ۱/۱۹۳۲۰ = ۵۱.۸ cm³. اندازه جعبه کبریت!
اشتباهات رایج
- **اشتباه در واحدها**: g/cm³ ≠ g/m³! ۱ g/cm³ = ۱,۰۰۰,۰۰۰ g/m³. پیشوندها را بررسی کنید!
- **دما**: آب متغیر است! ۱۰۰۰ در ۴ درجه سانتیگراد، ۹۹۷ در ۲۰ درجه سانتیگراد، ۹۵۸ در ۱۰۰ درجه سانتیگراد.
- **گالن ایالات متحده در مقابل بریتانیا**: ایالات متحده=۳.۷۸۵ لیتر، بریتانیا=۴.۵۴۶ لیتر (۲۰٪ تفاوت). مشخص کنید!
- **SG ≠ چگالی**: SG بدون بعد است. SG×۱۰۰۰ = kg/m³.
- **گازها فشرده میشوند**: چگالی به P و T بستگی دارد. از قانون گازهای ایدهآل استفاده کنید.
- **مقیاسهای غیرخطی**: API، بریکس، بومه به فرمول نیاز دارند، نه ضریب.
حقایق جالب
اسمیم چگالترین است
۲۲,۵۹۰ kg/m³. یک فوت مکعب = ۱,۴۱۰ پوند! کمی از ایریدیم پیشی میگیرد. نادر است و در نوک قلمها استفاده میشود.
یخ شناور میشود
یخ ۹۱۷ < آب ۱۰۰۰. تقریباً منحصر به فرد! دریاچهها از بالا به پایین یخ میزنند و حیات آبزیان را نجات میدهند.
حداکثر چگالی آب در ۴ درجه سانتیگراد
در ۴ درجه سانتیگراد چگالترین است، نه ۰ درجه سانتیگراد! از یخ زدن کامل دریاچهها جلوگیری میکند—آب ۴ درجه سانتیگراد به ته فرو میرود.
آئروژل: ۹۹.۸٪ هوا
۱-۲ kg/m³. 'دود یخزده'. ۲۰۰۰ برابر وزن خود را تحمل میکند. مریخنوردها از آن استفاده میکنند!
ستارههای نوترونی
~۴×۱۰¹⁷ kg/m³. یک قاشق چایخوری = ۱ میلیارد تن! اتمها فرو میپاشند. چگالترین ماده.
هیدروژن سبکترین است
۰.۰۹ kg/m³. ۱۴ برابر سبکتر از هوا. فراوانترین در جهان با وجود چگالی کم.
تکامل تاریخی اندازهگیری چگالی
کشف ارشمیدس (۲۵۰ پیش از میلاد)
معروفترین لحظه 'یافتم!' در علم زمانی رخ داد که ارشمیدس هنگام حمام کردن در سیراکوز، سیسیل، اصل شناوری و جابجایی چگالی را کشف کرد.
- پادشاه هیرو دوم مشکوک بود که زرگرش با مخلوط کردن نقره در تاج طلا او را فریب داده است
- ارشمیدس باید بدون از بین بردن تاج، تقلب را اثبات میکرد
- با مشاهده جابجایی آب در وان حمام، متوجه شد که میتواند حجم را به صورت غیرمخرب اندازهگیری کند
- روش: اندازهگیری وزن تاج در هوا و در آب؛ مقایسه با نمونه طلای خالص
- نتیجه: تاج چگالی کمتری نسبت به طلای خالص داشت—تقلب اثبات شد!
- میراث: اصل ارشمیدس به پایه هیدرواستاتیک و علم چگالی تبدیل شد
این کشف ۲,۳۰۰ ساله همچنان اساس اندازهگیریهای مدرن چگالی از طریق روشهای جابجایی آب و شناوری است.
پیشرفتهای رنسانس و روشنگری (۱۵۰۰-۱۸۰۰)
انقلاب علمی ابزارهای دقیق و مطالعات سیستماتیک چگالی مواد، گازها و محلولها را به ارمغان آورد.
- ۱۵۸۶: گالیلئو گالیله ترازوی هیدرواستاتیک را اختراع کرد—اولین ابزار دقیق برای اندازهگیری چگالی
- دهه ۱۶۶۰: رابرت بویل روابط چگالی و فشار گازها را مطالعه کرد (قانون بویل)
- ۱۷۶۸: آنتوان بومه مقیاسهای هیدرومتر را برای محلولهای شیمیایی توسعه داد—هنوز هم استفاده میشود
- ۱۷۸۷: ژاک شارل چگالی گاز را در مقابل دما اندازهگیری کرد (قانون شارل)
- دهه ۱۷۹۰: لاوازیه چگالی را به عنوان یک ویژگی بنیادی در شیمی تثبیت کرد
این پیشرفتها چگالی را از یک کنجکاوی به یک علم کمی تبدیل کرد و شیمی، علم مواد و کنترل کیفیت را ممکن ساخت.
انقلاب صنعتی و مقیاسهای تخصصی (۱۸۰۰-۱۹۵۰)
صنایع مقیاسهای چگالی سفارشی را برای نفت، مواد غذایی، نوشیدنیها و مواد شیمیایی توسعه دادند که هر کدام برای نیازهای خاص خود بهینهسازی شده بودند.
- ۱۹۲۱: موسسه نفت آمریکا مقیاس گرانش API را ایجاد کرد—درجات بالاتر = نفت خام سبکتر و با ارزشتر
- ۱۸۴۳: آدولف بریکس ساکارومتر را برای محلولهای قند کامل کرد—°بریکس هنوز هم در صنایع غذایی/نوشیدنی استاندارد است
- دهه ۱۹۰۰: مقیاس پلاتو برای آبجوسازی استاندارد شد—میزان عصاره را در شربت اولیه و آبجو اندازهگیری میکند
- ۱۷۶۸-اکنون: مقیاسهای بومه (سنگین و سبک) برای اسیدها، شربتها و مواد شیمیایی صنعتی
- مقیاس توادل برای مایعات صنعتی سنگین—هنوز هم در آبکاری الکتریکی استفاده میشود
این مقیاسهای غیرخطی به دلیل بهینهسازی برای محدودههای باریک که در آن دقت بیشترین اهمیت را دارد، باقی ماندهاند (به عنوان مثال، API ۱۰-۵۰° اکثر نفتهای خام را پوشش میدهد).
علم مواد مدرن (۱۹۵۰-اکنون)
درک در مقیاس اتمی، مواد جدید و ابزارهای دقیق، اندازهگیری چگالی و مهندسی مواد را متحول کردند.
- ۱۹۶۷: کریستالوگرافی اشعه ایکس تأیید کرد که اسمیم با چگالی ۲۲,۵۹۰ kg/m³ چگالترین عنصر است (ایریدیم را ۰.۱۲٪ شکست میدهد)
- دهه ۱۹۸۰-۹۰: چگالیسنجهای دیجیتال به دقت ±۰.۰۰۰۱ g/cm³ برای مایعات دست یافتند
- دهه ۱۹۹۰: آئروژل توسعه یافت—سبکترین ماده جامد جهان با چگالی ۱-۲ kg/m³ (۹۹.۸٪ هوا)
- دهه ۲۰۰۰: آلیاژهای شیشه فلزی با نسبتهای غیرمعمول چگالی-استحکام
- ۲۰۱۹: بازتعریف SI کیلوگرم را به ثابت پلانک مرتبط کرد—چگالی اکنون به فیزیک بنیادی قابل ردیابی است
کاوش در اکستریمهای کیهانی
اختر فیزیک قرن بیستم اکستریمهای چگالی را فراتر از تصور زمینی آشکار کرد.
- فضای بین ستارهای: ~۱۰⁻²¹ kg/m³—خلأ تقریباً کامل با اتمهای هیدروژن
- جو زمین در سطح دریا: ۱.۲۲۵ kg/m³
- کوتولههای سفید: ~۱۰⁹ kg/m³—یک قاشق چایخوری چندین تن وزن دارد
- ستارههای نوترونی: ~۴×۱۰¹⁷ kg/m³—یک قاشق چایخوری معادل ~۱ میلیارد تن است
- تکینگی سیاهچاله: از نظر تئوری چگالی بینهایت (فیزیک فرو میپاشد)
چگالیهای شناخته شده حدود ~۴۰ مرتبه بزرگی را در بر میگیرند—از فضاهای خالی جهان تا هستههای ستارهای فروپاشیده.
تأثیر معاصر
امروزه، اندازهگیری چگالی در علم، صنعت و تجارت ضروری است.
- نفت: گرانش API قیمت نفت خام را تعیین میکند (±۱° API = میلیونها دلار ارزش)
- ایمنی مواد غذایی: بررسیهای چگالی تقلب در عسل، روغن زیتون، شیر و آبمیوه را تشخیص میدهد
- داروسازی: دقت زیر میلیگرم برای فرمولاسیون داروها و کنترل کیفیت
- مهندسی مواد: بهینهسازی چگالی برای هوافضا (قوی + سبک)
- محیط زیست: اندازهگیری چگالی اقیانوس/جو برای مدلهای آب و هوایی
- اکتشافات فضایی: مشخصهیابی سیارکها، سیارات و جو سیارات فراخورشیدی
نقاط عطف کلیدی در علم چگالی
نکات حرفهای
- **مرجع آب**: ۱ g/cm³ = ۱ g/mL = ۱ kg/L = ۱۰۰۰ kg/m³
- **آزمایش شناوری**: نسبت <۱ شناور میشود، >۱ غرق میشود
- **جرم سریع**: آب ۱ L = ۱ kg
- **ترفند واحد**: g/cm³ = SG از نظر عددی
- **دما**: ۲۰°C یا ۴°C را مشخص کنید
- **امپریال**: ۶۲.۴ lb/ft³ = آب
- **نماد علمی خودکار**: مقادیر < ۰.۰۰۰۰۰۱ یا > ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ kg/m³ برای خوانایی بهتر به صورت نماد علمی نمایش داده میشوند.
مرجع واحدها
SI / متریک
| واحد | نماد | kg/m³ | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| کیلوگرم بر متر مکعب | kg/m³ | 1 kg/m³ (base) | پایه SI. جهانی. |
| گرم بر سانتیمتر مکعب | g/cm³ | 1.0 × 10³ kg/m³ | رایج (۱۰³). = SG برای آب. |
| گرم بر میلیلیتر | g/mL | 1.0 × 10³ kg/m³ | = g/cm³. شیمی. |
| گرم بر لیتر | g/L | 1 kg/m³ (base) | = kg/m³ از نظر عددی. |
| میلیگرم بر میلیلیتر | mg/mL | 1 kg/m³ (base) | = kg/m³. پزشکی. |
| میلیگرم بر لیتر | mg/L | 1.0000 g/m³ | = ppm برای آب. |
| کیلوگرم بر لیتر | kg/L | 1.0 × 10³ kg/m³ | = g/cm³. مایعات. |
| کیلوگرم بر دسیمتر مکعب | kg/dm³ | 1.0 × 10³ kg/m³ | = kg/L. |
| تن متریک بر متر مکعب | t/m³ | 1.0 × 10³ kg/m³ | تن/m³ (۱۰³). |
| گرم بر متر مکعب | g/m³ | 1.0000 g/m³ | گازها، کیفیت هوا. |
| میلیگرم بر سانتیمتر مکعب | mg/cm³ | 1 kg/m³ (base) | = kg/m³. |
| کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب | kg/cm³ | 1000.0 × 10³ kg/m³ | بالا (۱۰⁶). |
امپراتوری / عرفی ایالات متحده
| واحد | نماد | kg/m³ | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| پوند بر فوت مکعب | lb/ft³ | 16.02 kg/m³ | استاندارد ایالات متحده (≈۱۶). |
| پوند بر اینچ مکعب | lb/in³ | 27.7 × 10³ kg/m³ | فلزات (≈۲۷۶۸۰). |
| پوند بر یارد مکعب | lb/yd³ | 593.2760 g/m³ | خاکبرداری (≈۰.۵۹). |
| پوند بر گالن (ایالات متحده) | lb/gal | 119.83 kg/m³ | مایعات ایالات متحده (≈۱۲۰). |
| پوند بر گالن (امپراتوری) | lb/gal UK | 99.78 kg/m³ | بریتانیا ۲۰٪ بزرگتر (≈۱۰۰). |
| اونس بر اینچ مکعب | oz/in³ | 1.7 × 10³ kg/m³ | چگال (≈۱۷۳۰). |
| اونس بر فوت مکعب | oz/ft³ | 1.00 kg/m³ | سبک (≈۱). |
| اونس بر گالن (ایالات متحده) | oz/gal | 7.49 kg/m³ | ایالات متحده (≈۷.۵). |
| اونس بر گالن (امپراتوری) | oz/gal UK | 6.24 kg/m³ | بریتانیا (≈۶.۲). |
| تن (کوتاه) بر یارد مکعب | ton/yd³ | 1.2 × 10³ kg/m³ | کوتاه (≈۱۱۸۷). |
| تن (بلند) بر یارد مکعب | LT/yd³ | 1.3 × 10³ kg/m³ | بلند (≈۱۳۲۹). |
| اسلاگ بر فوت مکعب | slug/ft³ | 515.38 kg/m³ | مهندسی (≈۵۱۵). |
وزن مخصوص و مقیاسها
| واحد | نماد | kg/m³ | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| وزن مخصوص (نسبت به آب در دمای 4 درجه سانتیگراد) | SG | 1.0 × 10³ kg/m³ | SG=۱ برابر ۱۰۰۰ است. |
| چگالی نسبی | RD | 1.0 × 10³ kg/m³ | = SG. اصطلاح ISO. |
| درجه بومه (مایعات سنگینتر از آب) | °Bé (heavy) | formula | SG=۱۴۵/(۱۴۵-°Bé). مواد شیمیایی. |
| درجه بومه (مایعات سبکتر از آب) | °Bé (light) | formula | SG=۱۴۰/(۱۳۰+°Bé). نفت. |
| درجه API (نفت) | °API | formula | API=۱۴۱.۵/SG-۱۳۱.۵. بالاتر=سبکتر. |
| درجه بریکس (محلولهای قندی) | °Bx | formula | °Bx≈(SG-۱)×۲۰۰. شکر. |
| درجه افلاطون (آبجو/شیره) | °P | formula | °P≈(SG-۱)×۲۵۸.۶. آبجو. |
| درجه توادل | °Tw | formula | °Tw=(SG-۱)×۲۰۰. مواد شیمیایی. |
سیستم CGS
| واحد | نماد | kg/m³ | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| گرم بر سانتیمتر مکعب (CGS) | g/cc | 1.0 × 10³ kg/m³ | = g/cm³. نمادگذاری قدیمی. |
تخصصی و صنعتی
| واحد | نماد | kg/m³ | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| پوند بر گالن (گل حفاری) | ppg | 119.83 kg/m³ | = lb/gal ایالات متحده. حفاری. |
| پوند بر فوت مکعب (ساختمان) | pcf | 16.02 kg/m³ | = lb/ft³. ساخت و ساز. |
سوالات متداول
چگالی در مقابل وزن مخصوص؟
چگالی واحد دارد (kg/m³, g/cm³). SG یک نسبت بدون بعد به آب است. SG=ρ/ρ_آب. SG=۱ به معنای برابر با آب است. برای به دست آوردن kg/m³، SG را در ۱۰۰۰ ضرب کنید. SG برای مقایسههای سریع مفید است.
چرا یخ شناور میشود؟
آب هنگام یخ زدن منبسط میشود. یخ=۹۱۷، آب=۱۰۰۰ kg/m³. یخ ۹٪ چگالی کمتری دارد. دریاچهها از بالا به پایین یخ میزنند و آب را برای حیات در زیر باقی میگذارند. اگر یخ غرق میشد، دریاچهها کاملاً یخ میزدند. پیوند هیدروژنی منحصر به فرد.
اثر دما؟
دمای بالاتر → چگالی پایینتر (انبساط). گازها بسیار حساس هستند. مایعات ~۰.۰۲٪/°C. جامدات حداقل. استثنا: آب در ۴ درجه سانتیگراد چگالترین است. برای دقت همیشه دما را مشخص کنید.
گالن ایالات متحده در مقابل بریتانیا؟
ایالات متحده=۳.۷۸۵ لیتر، بریتانیا=۴.۵۴۶ لیتر (۲۰٪ بزرگتر). بر lb/gal تأثیر میگذارد! ۱ lb/US gal=۱۱۹.۸ kg/m³. ۱ lb/UK gal=۹۹.۸ kg/m³. همیشه مشخص کنید.
دقت SG برای مواد؟
اگر دما کنترل شود بسیار دقیق است. ±۰.۰۰۱ برای مایعات در دمای ثابت معمول است. جامدات ±۰.۰۱. گازها به کنترل فشار نیاز دارند. استاندارد: ۲۰°C یا ۴°C برای مرجع آب.
چگونه چگالی را اندازهگیری کنیم؟
مایعات: هیدرومتر، پیکنومتر، چگالیسنج دیجیتال. جامدات: اصل ارشمیدس (جابجایی آب)، پیکنومتر گازی. دقت: ۰.۰۰۰۱ g/cm³ ممکن است. کنترل دما حیاتی است.
فهرست کامل ابزارها
همه 71 ابزار موجود در UNITS