الكثافة

كثافة السائل يمكن تحديدها باستعمال مقياس الثقل النوعي للسوائل (إيدرومتر). وتوضع هذه الأداة في السائل بحيث تغوص فيه. ويدل مدى عمق غوصها على كثافة السائل.

الكَثَافَة الكتلة ـ أي مقدار المادَّة ـ الموجودة في حجم الوحدة لأَي مادَّة، وتُسْتَخرج كثافة المادَّة بقسمة كتلتها على حجمها. وتقاس كثافة السَّائل أَو الجسم الصُّلب بعدد الجرامات الموجودة في السنتيمتر المكعَّب الواحد، بينما تقاس كثافة الغاز بعدد الجرامات في اللتر الواحد. وفيما يلي معادلة الكثافة:

الكثافة = الكتلة/الحجم

أو ت = ك/ح

ويمكن تحديد تركيز المادة في المحلول بقياس كثافة هذا المحلول. وقياس الكثافة مفيد في التَّعرف على المعادن، والأَجسام الصُّلبة الأُخرى. وبالإِمكان حساب الوزن الجُزَيئي للغاز، من خلال كثافته. انظر: الجزيء.

أَمَّا كثافة السَّائل فيمكن تحديدها بقياس الكتلة المطلوبة لملء حاوية معروفة الحجم. وفي أكثر الحالات يُستخدم لهذا الغرض جهاز معروف حجمه بدقَّة ويُسمَّى مقياس الكثافة. وهناك أداة تُدْعَى مقياس الثقل النوعي للسوائل (الأيدرومتر) تُسْتَخدم لتحديد كثافة السَّائل.

كثافة الجسم الصلب يمكن تحديدها بقياس كتلة الجسم وحساب حجمه وقسمة الكتلة على الحجم. ويمكن تحديد الحجم بغمر الجسم في الماء (أعلى اليمين). ويساوي حجم الجسم حجم الماء الفائض. وعند استعمال هذه الطريقة لجسم صلب يطفو في الماء، تربط ثقالة في الجسم لتغطيسه (أسفل اليمين). ويطرح حجم الثقالة من مجموع حجم الماء المزاح لتحديد حجم الجسم.

أَمَّا كثافة الجسم الصُّلب المنتظم الشَّكل فتُحدَّد بمجرد قياس كتلة الجسم، وحساب حجمه وقسمة الكتلة على الحجم. أَمَّا كثافة الجسم الصُّلب غير المنتظم الشَّكل، فتحدَّد بغمره في مقدار معروف من سائل، وقياس حجم السَّائل المُزَاح. ويعادل حجم السائل المُزَاح حجم الجسم الصُّلب. ثمَّ تُقاس كتلة الجسم، وتقسم على حجمه.

ومن الصَّعب قياس كثافة الغازات، لأَنها شديدة الانخفاض، وتتغيَّر كثيرًا بتغيُّر درجة الحرارة والضَّغط. ويمكن تحديد كتلة الغاز بطرح كتلة حاوية فارغة، من كتلة الحاوية نفسها وهي مملوءة بالغاز. ويمكن معرفة حجم الحاوية بقياس كمية الماء الذي تحتويه باستخدام قارورة مُدَرَّجة.

ويرتبط الثِّقل النَّوعي للمادة بكثافتها. والثِّقل النَّوعي هو نسبة كتلة حجم معيَّن من المادة إِلى كتلة حجم مساو من الماء. ويُستخرج بقسمة كثافة المادَّة على كثافة الماء عند 4°م أو 20°م.