الفرق بين الكثافة والجاذبية النوعية - Density vs Specific Gravity

ما هي الكثافة – Density؟

حجم كرة الجولف وكرة تنس الطاولة متماثلان تقريبًا، ومع ذلك، فإنّ كرة الجولف أثقل بكثير من كرة تنس الطاولة، تخيل الآن كرة بحجم مماثل مصنوعة من الرصاص، سيكون ذلك ثقيلًا جدًا حقًا! ما الذي نقارنه؟ بمقارنة كتلة جسم ما بحجمه، فإنّنا ندرس خاصية تسمّى “الكثافة”، الكثافة هي نسبة كتلة الجسم إلى حجمه.

density = mass/volume

D = m/V

عادةً ما تكون الكثافة خاصية مُقاسة لمادة ما، لذا فإنّ قيمتها العددية تؤثر على الأرقام المهمة في الحساب، لاحظ أنّ الكثافة يتم تعريفها من خلال وحدتين مختلفتين، الكتلة والحجم، هذا يعني أنّ الكثافة الكلية لها وحدات مشتقة، تمامًا مثل السرعة، تشمل الوحدات الشائعة للكثافة (g / mL) و (g / cm³) و(g / L) و (kg / L) وحتى (kg / m³).

وحدات الكثافة:

وحدات الكثافة في النظام الدولي للوحدات هي كيلوجرام لكل متر مكعب (kg/m³)، نظرًا لأنّ الكيلوجرام و (m) هما وحدتا (SI) للكتلة والطول على التوالي، في الاستخدام اليومي في المختبر، تكون هذه الوحدة كبيرة جدًا، تحتوي معظم المواد الصلبة والسوائل على كثافات يتم التعبير عنها بسهولة بالجرام لكل سنتيمتر مكعب (g/cm³).

بما أنّ السنتيمتر المكعب يساوي مليلتر (milliliter)، يمكن أيضًا التعبير عن وحدات الكثافة في صورة (g/mL)، الغازات أقل كثافة بكثير من المواد الصلبة والسائلة، لذلك غالبًا ما يتم التعبير عن كثافتها بوحدة (g/L)، كثافة الماء (1.0g/mL)، بسبب كيفية تعريفها، يمكن أن تعمل الكثافة كعامل تحويل للتبديل بين وحدات الكتلة والحجم، على سبيل المثال، افترض أنّ لديك عينة من الألومنيوم بحجم (7.88 cm³)، كيف يمكنك تحديد كتلة الألومنيوم التي لديك دون قياسها؟

يمكنك استخدام الحجم لحسابه، إذا قمت بضرب الحجم المحدد في الكثافة المعروفة، فستلغي وحدات الحجم وتترك لك وحدات كتلة، تخبرك بكتلة العينة:

density = m/V

2.7g/cm³= m/7.88cm³

بضرب الطرفين “البسط الأيمن x المقام الأيسر = البسط الأيسر x المقام الأيمن”، نحصل على التعبير التالي بالإجابة والوحدة المناسبة:

7.88 cm³×2.7g/cm³=21g of aluminum

نظرًا لأنّ معظم المواد تتمدد مع زيادة درجة الحرارة، فإنّ كثافة المادة تعتمد على درجة الحرارة وعادةً ما تنخفض مع زيادة درجة الحرارة، أنت تعلم أنّ الجليد يطفو على الماء ويمكن أن نرى أنّ الجليد أقل كثافة، بدلاً من ذلك، سيغرق شراب الذرة، كونه أكثر كثافة، إذا تمّ وضعه في الماء.

ما هي الجاذبية النوعية – Specific Gravity؟

الجاذبية النوعية أو “الثقل النوعي” يمثل نسبة كثافة “كتلة وحدة حجم” مادة ما إلى كثافة مادة مرجعية معينة، غالبًا ما تكون سائلة.

specific gravity = Density of a substance(g/mL)/Density of the water at the same temperature(g/mL)

إذا كانت الكثافة النسبية للمادة أقل من واحد فهي أقل كثافة من الماء وبالمثل، إذا كانت أكبر من (1) فهي أكثر كثافة من الماء، إذا كانت الكثافة النسبية (1) بالضبط، فإنّ الكثافات متساوية، على سبيل المثال، مكعب ثلج، بكثافة نسبية تبلغ حوالي (0.91)، سوف يطفو على الماء وستغرق مادة ذات كثافة نسبية أكبر من (1).

مقياس كثافة السوائل هو أداة تستخدم لقياس الكثافة النوعية للسوائل بناءً على مفهوم الطفو، يتكون مقياس كثافة السوائل عادةً من أنبوب زجاجي مجوف محكم الإغلاق مع جزء سفلي أوسع للطفو ، وثقل معين مثل الرصاص أو الزئبق من أجل الثبات، وساق ضيق مع تدرجات للقياس.

يُسكب السائل المراد اختباره في وعاء طويل، غالبًا أسطوانة مدرجة، ويتم إنزال مقياس كثافة السوائل برفق في السائل حتى يطفو بحرية، ترتبط النقطة التي يلامس عندها سطح السائل جذع مقياس كثافة السوائل بالكثافة النسبية، يمكن أن تحتوي أجهزة قياس كثافة السوائل على أي عدد من المقاييس على طول الساق المقابلة للخصائص المرتبطة بالكثافة.

ما هو الفرق بين الكثافة والجاذبية النوعية؟

هناك فرق ملحوظ بين الكثافة والجاذبية النوعية، على الرغم من استخدام كليهما لتمثيل الكتلة ويستخدمان لمقارنة المواد المختلفة، الكثافة هي خاصية المادة ممثلة بنسبة الكتلة إلى وحدة حجم المادة، الجاذبية النوعية التي تسمّى أيضًا “الكثافة النسبية” (relative density)، هي مقياس للكثافة فيما يتعلق بكثافة الماء النقي، هناك العديد من خصائص الماء، مثل توصيل الماء وغيرها الكثير.

إذا كانت مادة ما لها جاذبية محددة أقل من (1)، فسوف تطفو على الماء، يتم تمثيلها على أنّها:

specific gravity_substance = ρ_substance/ρ_reference

من ناحية أخرى، يتم تمثيل الكثافة على أنّها:

ρ = mass/volume

ويتم تمثيلها بالكيلوجرام لكل متر مكعب.

جدول المقارنة بين الكثافة والجاذبية النوعية: