צפיפות: מה זה, איך מחשבים ודוגמאות

צפיפות היא כמות פיזית המודדת את ריכוז חומר של גוף בנפח נתון.

זה מתקבל על ידי היחס בין מסת הגוף לנפח ונמדד בק"ג / מ '³ במערכת היחידות הבינלאומית (SI).

צפיפותו של גוף פרופורציונאלית באופן הפוך לנפחו, כלומר ככל שנפח גדול יותר, כך הצפיפות נמוכה יותר. שימו לב ליחס זה בנוסחת הצפיפות:

צפיפות היא המאפיין הקובע אם גוף יצוף או ישקע בנוזל. אם החומר צפוף פחות מהנוזל, הוא יצוף, אך אם יש לו צפיפות גבוהה יותר מהנוזל, הוא ישקע.

לכל החומרים המצויים בטבע יש צפיפות הניתנת למדידה. צפיפות תלויה ב סוג של חומר, של מצב פיזי איפה הוא מוצא את עצמו ואת התנאים של טֶמפֶּרָטוּרָה ו לחץ סביבתי.

כיצד מחשבים צפיפות?

כדי לחשב את הצפיפות של חומר או תערובת של חומרים, חלק את מסת הגוף לפי נפחו, על פי הנוסחה:

איפה:

• d = צפיפות נמדדת בק"ג / מ '³, g / cm³ או גרם / מ"ל
• m = מסה נמדדת בק"ג או גרם
• v = נפח שנמדד ב- m³, ס"מ³ או מ"ל

חשוב לזכור שככל שנפח הגוף משתנה בתנאים שונים של טמפרטורה ולחץ, הצפיפות תהיה שונה כאשר הטמפרטורה והלחץ משתנים.

לדוגמא, למים יש צפיפות של בערך 1 גרם / ס"מ³ במצב הסביבה, אך כשהוא הופך לקרח צפיפותו יורדת ל -0.92 גרם / ס"מ³ זה בגלל הבדל זה בצפיפות שקרח צף על מים.

קרח צף על מים מכיוון שצפיפותו נמוכה יותר במצב מוצק מאשר במצב נוזלי.

דוגמאות מעשיות לצפיפות

כדי להבין בפועל מהי צפיפות, דמיין שני מיכלים, אחד עם ק"ג עופרת והשני עם 1 ק"ג כותנה. לשניהם מסה זהה, כלומר קילו אחד.

עם זאת, מכיוון שכותנה קלה בהרבה מהעופרת, יש צורך בכמות גדולה הרבה יותר של חומר זה כדי שההמונים של שני המכלים ישתוו.

לפיכך, השטח שתופס כותנה יהיה גדול בהרבה מהשטח שתופס עופרת. משמעות הדבר היא שלעופרת יש כמות גדולה יותר של חומר מרוכז ולכן צפיפות גבוהה יותר מכותנה.

כעת ראה דוגמאות אחרות למצבים מעשיים המוסברים על ידי ההבדל בצפיפות החומרים:

קוביות קרח

כאשר הם מונחים בכוס מים, קוביות קרח צפות מכיוון שצפיפותן (0.92 גרם / ס"מ)³) פחות מצפיפות המים (1 גרם / ס"מ³).

כאשר קוביות קרח מונחות בכוס אלכוהול קוביות הקרח ישקעו מכיוון שצפיפותן (0.92 גרם / ס"מ)³) גדול מהצפיפות של אתנול (0.79 גרם / ס"מ³).

קרח שוקע בכוס משקה אלכוהולי מכיוון שצפיפות האלכוהול קטנה מזו של מים.

קלקר ומסמר

דוגמה נוספת שעוזרת להבין את הצפיפות היא להתבונן בהתנהגות לוח קלקר ומסמר העשוי פלדה כאשר הם מונחים במים.

הציפורן שוקעת מיד מכיוון שצפיפותה (0.78 גרם / מ ')³) גדול בהרבה מצפיפות המים. המשמעות היא שלפלדה יש ​​כמות גדולה של חומר המרוכז בנפח קטן.

מצד שני, כאשר לוח הקלקר מונח במים הוא צף מכיוון שצפיפות הקלקר קטנה מצפיפות המים. שלא כמו פלדה, קלקר הוא חומר שיש בו מעט חומר מרוכז.

צפיפות הקלקר קטנה מזו של מים, ולכן הלוח צף.

מסה וצפיפות ספציפיים

צפיפות משמשת גם להתייחסות לצפיפות, אך לא תמיד ניתן להבין אותם כמילים נרדפות.

ה צְפִיפוּת מתייחס ל גוּף, שיכולה להיות מורכבת מחומר אחד בלבד או מתערובת של חומרים, כמו תמיסת מים עם סוכר.

ה מסה ספציפית, בתורו, מתייחס לצפיפות של a חומר הומוגני ספציפיים, כגון אלומיניום, עופרת או מים.

פירוש הדבר שכאשר גוף מורכב מחומר אחד בלבד, צפיפותו ניתנת על ידי המסה הספציפית שלו. עם זאת, כאשר הגוף הוא הטרוגני, יהיה צורך לחשב את צפיפותו כיחס המסה לנפח.

צפיפות חומרים

ראה את הצפיפות (או המסה הספציפית) של כמה חומרים בטבלה שלהלן:

חומר	צְפִיפוּת
מים	1,0
אוויר	1,2
פְּלָדָה	7,8
אֲלוּמִינְיוּם	2,7
עוֹפֶרֶת	11,3
נְחוֹשֶׁת	8,9
אתנול	0,79
בַּרזֶל	7,86
קרח	0,92
חלב	1,03
עץ	0,5
זהב	19,3

צפיפות מוחלטת וצפיפות יחסית

צפיפות מוחלטת מתייחסת לצפיפות של גוף או חומר נתון. צפיפות יחסית, בתורו, היא צפיפות של חומר אחד לעומת חומר אחר.

חישוב הצפיפות היחסית הוא היחס בין שתי הצפיפות, המחושבים על ידי חלוקת המסה בנפח. נוסחת הצפיפות יכולה לבוא לידי ביטוי על ידי:

אוֹ

לעתים קרובות משתמשים בצפיפות יחסית להשוואת צפיפות החומרים ביחס למים, שצפיפותם היא 1 גרם / ס"מ³.

יחידת מידה לצפיפות

יחידת המידה בה משתמשים במערכת הבינלאומית (SI) היא ק"ג / מ"ר³, אך מקובל למצוא שעוצמה זו באה לידי ביטוי גם ב- g / cm³ ו- g / ml. הקשר בין יחידות מידה אלה הוא:

1 גרם / ס"מ³ = 1 גרם / מ"ל ​​= 1000 ק"ג / מ '³

ראה גם את המשמעות של כִּימִיָה ו מדידות נפח.