الكثافة هي كمية كتلة المادة الموجودة في وحدة حجم. يمكن تقسيم الكثافة إلى نوعين رئيسيين: الكثافة الحسابية والكثافة الحقيقية.
الكثافة الحسابية هي حاصل قسمة الكتلة الإجمالية للمادة على حجمها الكلي. يمكن حسابها باستخدام الصيغة التالية:
الكثافة الحسابية = الكتلة الإجمالية / الحجم الكلي
على سبيل المثال، إذا كان لدينا كتلة من الحديد تبلغ 10 كجم وحجمها 5 لترات، فإن الكثافة الحسابية للحديد ستكون 2 كجم/لتر.
الكثافة الحقيقية هي حاصل قسمة الكتلة الإجمالية للمادة على حجمها الحقيقي. يُعرف الحجم الحقيقي للمادة بأنه حجم المادة نفسها، دون احتساب الفراغات الموجودة بين جزيئاتها. يمكن حسابها باستخدام الصيغة التالية:
الكثافة الحقيقية = الكتلة الإجمالية / الحجم الحقيقي
على سبيل المثال، إذا كان لدينا كتلة من الرمل تبلغ 10 كجم وحجمها 5 لترات، فإن الكثافة الحسابية للرمل ستكون 2 كجم/لتر. لكن إذا أخذنا في الاعتبار الفراغات الموجودة بين حبيبات الرمل، فإن الحجم الحقيقي للرمل سيكون أقل من 5 لترات. وبالتالي، فإن الكثافة الحقيقية للرمل ستكون أكبر من 2 كجم/لتر.
الفرق بين الكثافة الحسابية والكثافة الحقيقية
يتمثل الفرق الرئيسي بين الكثافة الحسابية والكثافة الحقيقية في أن الكثافة الحسابية تأخذ في الاعتبار جميع المساحات، بما في ذلك الفراغات الموجودة بين جزيئات المادة. أما الكثافة الحقيقية فتأخذ في الاعتبار فقط حجم المادة نفسها، دون احتساب الفراغات.
في بعض الحالات، تكون الكثافة الحسابية قريبة من الكثافة الحقيقية. على سبيل المثال، تكون الكثافة الحسابية للماء قريبة من كثافته الحقيقية لأن الماء لا يحتوي على الكثير من الفراغات.
أما في حالات أخرى، تكون الكثافة الحسابية مختلفة بشكل كبير عن الكثافة الحقيقية. على سبيل المثال، تكون الكثافة الحسابية للرمل أكبر من كثافته الحقيقية لأن الرمل يحتوي على الكثير من الفراغات.
أهمية الكثافة
تلعب الكثافة دورًا مهمًا في العديد من المجالات، بما في ذلك الفيزياء والكيمياء والهندسة. على سبيل المثال، تستخدم الكثافة لتحديد نوع المادة وخصائصها. كما تستخدم الكثافة لحساب ضغط المادة وقوة الطفو.
أمثلة على الكثافة
- الكثافة الحقيقية للماء عند 4 درجات مئوية هي 1000 كجم/م3.
- الكثافة الحقيقية للحديد عند درجة حرارة الغرفة هي 7874 كجم/م3.
- الكثافة الحقيقية للرمل هي 2500 كجم/م3.
- الكثافة الحقيقية للهواء عند درجة حرارة الغرفة هي 1.225 كجم/م3.