حساب كثافة السوائل

الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم ، وبمعنى آخر يمكن القول بأن الكثافة هي النسبة بين الكتلة والحجم أو الكتلة لكل وحدة حجم ، وهو مقياس لمقدار الأشياء الموجودة في كل متر مكعب أو سنتيمتر مكعب ، الكثافة في الأساس هي قياس لمدى تكدس جزئيات المادة معا ، تم اكتشافها بواسطة العالم اليوناني أرشميدس والذي عبر عن مبدأ الكثافة ، ويعتبر من السهل حساب الكثافة في حالة إذا كنت تعرف الصيغة وتفهم وحداتها بكل التفاصيل .

كثافة الماء

كثافة الماء هي وزن الماء حسب حجم الوحدة وهي تعتمد أساسا على درجة حرارة الماء ، القيمة المعتادة المستخدمة في الحسابات هي واحد جرام لكل مللي لتر أو واحد جرام لكل سنتيمتر مكعب ، وهناك قيم أخرى أكثر دقة .

تقل كثافة الماء النقي إلى حد ما عن 1 جرام لكل سنتيمتر مكعب ، لاحظ أن الماء يمكن تبريده جدا وسيظل سائلا في قيم أقل بكثير من نقطة التجمد العادية ، تحدث الكثافة القصوى للمياه تحت حوالي 4 درجات مئوية ، يعتبر الجليد أقل كثافة من الماء السائل وهذا هو السبب وراء أنه يطفو .

حساب الكثافة

يمكن قياس حجم وكتلة السائل بشكل مباشر وفي معظم التطبيقات في وقت واحد ، على عكس المواد الصلبة أو الغازية ، تضمن أهم أجزاء قياس كثافة السائل معايرة الحجم بشكل صحيح وقراءة الحجم بدقة .

ضع إناء قياس الحجم على المقياس ومن ثم اضبط المقياس باستخدام التعديلات اليدوية أو الوظيفة التلقائية للمقياس ، بحيث يقرأ المقياس صفر مع الحاوية الموجودة عليه .

أضف السائل إلى الإناء ومن ثم قم بقراءة قياس الحجم ، في كثير من الأحيان سيظهر سطح السائل منحني وحينها تقرأ القياس ، إذا كان المنحنى يشير إلى أسفل ، حينها تقوم بقراءة الجزء السفلي من المنحنى ، أما إذا كان المنحنى يشير إلى الأعلى على شكل سنام ، فتكون القراءة للجزء العلوي من المنحنى .

قانون الكثافة d

D= M/V .

يرمز للكثافة بالرمز D ، يرمز للكتلة بالرمز M  ، يرمز للحجم بالرمز V .

جهاز قياس كثافة

الهيدروميتر

من الأجهزة التي تستخدم المقاييس المائية ويعتبر من أبسط الأجهزة لقياس الوزن أو الكثافة المحددة للسائل ،  يتكون الجهاز من أنبوب زجاجي متدرج ويكون وزنه في نهاية واحدة ، مما يتسبب في طفو الجهاز في وضع مستقيم ، يتم إغراق السائل حتى الوصول إلى نقطة التوازن بين وزنه  ومقدار ما يمكنه أن يطفو ، يمكن عندئذ قراءة الوزن أو الكثافة المحددة مباشرة من على الأنبوب .

الهيدروميتر الحراري

يستخدم الجهاز لتحويل الوزن أو الكثافة المحددة للسائل إلى إشارة كهربائية ، بحيث يتم استخدام حجم ثابت من السائل يتم ضبطه بواسطة أنبوب الفائض أو جهاز الإزاحة أو جهاز قياس السوائل .

يحتوي الجهاز على حديد ناعم أو نواة معدنية متوسطة ، يتم وضع السائل الأساسي في الملف الذي يشكل جزء من دائرة الجهاز ، كلما تغير الكثافة أو الوزن المحدد للسائل ، تتغير معه قوة الاهتزاز على جهاز الإزاحة ، يمكن قياس هذه الحركة باللف وتحويلها إلى مجسات قراءة الكثافة بكل سهولة .

ترتيب السوائل حسب الكثافة

يمكن ترتيب السوائل على حسب الكثافة عن طريق عمل تجربة بسيطة : –

• بالحصول على أنبوب زجاجي فارغ ، ومن ثم قم بصب بعض السوائل الآتية فيه .
• البدء بسكب عسل النحل في الأنبوب ببطء في المنتصف مباشرة .
• قم بصب شراب الذرة في الأنبوب بعد العسل ، وتأكد من أن تصب السائل في المنتصف بدون ملامسة الحواف .
• بعد ذلك قم بصب سائل تنظيف الأطباق ، أو ما يطلق عليه الصابون السائل بنفس الكيفية أيضا .
• قم بعدها بسكب الماء ، وبعد ذلك قم بسكب كمية من الكحول النقي السائل .
• بعدها حاول أن تصب الزيت بسهولة على كل تلك السوائل .
• ما ستلاحظه أن كل تلك السوائل لم تختلط ولكن قامت بترتيب نفسها أعلى بعضها البعض .
• يعزى ذلك إلى كثافة السوائل ، التي جعلت السوائل الأكثر كثافة تظل أسفل مثل العسل وشراب الذرة ، أما باقي السوائل ذات الكثافة الأقل طفت على السطح .