فیزیک دهم : چگالی
چگالی جرم حجمی یک ماده است یا به عبارت دیگرمی توان چگالی را به زبان ساده این گونه تعریف کرد:
نسبت جرم جسم به حجم آن جسم
با توجه به تعریف فوق لازم است برای شناخت مفهوم چگالی ابتدا با دو واژه جرم و حجم آشنا شویم.
تعریف جرم در علوم:
به مواد سازنده یک جسم، جرم آن جسم می گویند. جرم جسم را به وسیله ترازو اندازه می گیریم و یکای استاندارد آن کیلو گرم است. می توان از معیار های گرم و تن نیز به عنوان واحد جرم یک جسم استفاده کرد.
تعریف حجم در علوم:
حجم یک جسم مقدار فضایی است که آن جسم اشغال می کند.
چگونه حجم اجسام را اندازه گیری کنیم؟
برای اندازه گیری حجم اجسامی که شکل هندسی منظمی دارند، می توان از روش های ریاضی استفاده کرد. مثلا حجم یک مکعب از حاصلضرب طول در عرض در ارتفاع به دست می آید یعنی یک ضلع را ۳ بار در خودش ضرب می کنیم.
برای اندازه گیری حجم اجسام کوچکی که شکل هندسی منظمی ندارند، می توان از استوانه مدرج استفاده کرد. در این روش درون استوانه ای مدرج مقدار مشخصی آب می ریزیم، سپس جسم مورد نظر را به نحوی که در آب فرو رود داخل استوانه می اندازیم و سطح آب درون استوانه را با قبل مقایسه می کنیم. تفاوت دو عدد به دست آمده، برابر حجم جسم است.
فرمول چگالی :
با توجه به توضیحات فوق می توان برای محاسبه چگالی از فرمول زیر استفاده کرد:
: چگالی
: جرم
: حجم
یکای چگالی :
با توجه به واحد های جرم و حجم، چگالی نیز دارای یکاهای مختلفی می تواند باشد. مثلا اگر جرم بر حسب کیلوگرم و حجم بر حسب متر مکعب باشد، واحد چگالی بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب می شود.
یکای چگالی در SI کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m3) است .
یکی دیگر از یکاهای متداول چگالی ، گرم بر سانتی متر مکعب (g/cm3) است .
رابطه چگالی با جرم:
چگالی یک جسم با جرم آن جسم رابطه مستقیم دارد یعنی هر چه یک جسم سنگین تر باشد، چگالی آن بیش تر است. مثلا چگالی آهن بیش از پنبه است چون آهن سنگین تر از پنبه است.
رابطه چگالی با حجم:
چگالی یک جسم رابطه معکوس با حجم آن جسم دارد یعنی هر چه حجم یک جسم بیشتر باشد، چگالی آن کمتر است و بالعکس کاهش حجم، چگالی جسم را افزایش می دهد.
نکته: هنگامی که چند مایع مخلوط نشدنی را در یک ظرف می ریزیم ، مایعی که چگالی بیشتری دارد ، پایین تر قرار می گیرد .
در شکل فوق داریم :
چگالی آلیاژ:
اگر چند فلز را با چگالی های متفاوت را با یکدیگر مخلوط کنیم ، چگالی آلیاژ بدست آمده از رابطه ی زیر بدست می آید :
البته اگر در صورت مخلوط شدن ، حجم مجموعه چند ماده تغییر کند ، باید تغییر بوجود آمده را در مخرج کسر اعمال کرد
تمرین های چگالی مواد را حل کنید :
تمرین 1 : جرم مجسمه برنزی ۴۰ کیلوگرم و حجم آن ۰٫۰۵ متر مکعب است . اگر چگالی برنز ۸۰۰۰ kg/m3 باشد ، حجم فضای خالی درون مجسمه چقدر است ؟
تمرین 2 : چگالی مایع A ، نصف چگالی مایع B است . اگر جرم ۱۷۵۰ سانتی متر مکعب از مایع A برابر با ۱۴۰۰ گرم باشد ، جرم ۸۵۰ سانتی متر مکعب از مایع B چند گرم است ؟
تمرین 3 : درون ظرفی لبریز از مایعی به چگالی ۶۰۰ g/lit ، قطعه فلز توپری را به آرامی فرو می بریم ، اگر جرم مایع سرریز شده ۰٫۷۵ جرم فلز باشد ، چگالی فلز چند g/cm3 است ؟
تمرین 4 : ۳ لیتر آب به چگالی ۱kg/lit با ۲ لیتر مایع به چگالی ۱٫۵ kg/lit مخلوط می شود .هر گاه تغییر حجم صورت نگیرد ، چگالی مخلوط بدست آمده را بر حسب kg/lit بدست آورید .
تمرین 5 : در مخلوطی از آب و یخ ، مقداری یخ ذوب می شود و حجم مخلوط ۵ سانتی متر مکعب کاهش می یابد . جرم یخ ذوب شده چند گرم است ؟ (چگالی آب ۱ g/cm3 و چگالی یخ ۰٫۹ g/cm3 است)
تمرین 6 : درون یک قطعه طلا با حجم ظاهری ۱۲ cm3 و جرم ۱۹۹٫۵ g ، حفره ای وجود دارد . اگر چگالی طلا ۱۹۰۰۰ kg/m3باشد ، حجم حفره ی خالی چند سانتی متر مکعب است ؟
تمرین 7 : گلوله ای توپر با جرم ۵۰۰ گرم و با چگالی ۴ g/cm3 را داخل یک ظرف که پر از مایعی با چگالی ۲ g/cm3 است ، می اندازیم . چند گرم مایع از این ظرف بیرون می ریزد ؟
حل تمرین های چگالی مواد :
- تعداد صفحه: 3 صفحه
- حجم فایل: 0.4 مگابایت
- قیمت: 500 تومان
از خرید پشیمان نخواهید شد.
پرداخت از طریق درگاه ایمن زرین پال انجام می شود.