چگالی ماده

طریقه اندازه گیری

برای اندازه‌گیری چگالی یک جسم باید هم جرم جسم (m) و هم حجم (V) آن را اندازه‌گیری کنیم. جرم را می‌توانیم با ترازو اندازه‌گیری کنیم. حجم یک جسم جامد را می‌توانیم با راه های گوناگون اندازه بگیریم. مثلا برای به دست آوردن حجم یک مکعب، اندازه یک ضلع آن را به توان 3 می‌رسانیم و یا برای تعیین حجم یک مکعب مستطیل طول، عرض و ارتفاع آن را در هم ضرب می‌کنیم. حجم یک مایع را می‌توانیم با ظرف شفاف مدرجی که واحدهای حجم را نشان می‌دهد، اندازه بگیریم.

در آزمایشگاه معمولا برای اندازه گیری حجم مایعات از استوانه مدرج استفاده می‌کنند. در مواردی به وسیله اندازه‌گیری جرم نسبی مواد نسبت به هم از طریق چگالی نسبی مواد نسبت به هم می‌توانیم چگالی تک‌تک مواد را اندازه‌گیری نموده و مشخص نماییم. 

تغییرات چگالی

چگالی و وزن مخصوص به تعداد مولکول های موجود در واحد حجم وابسته هستند:

• با افزایش دما، فعالیت مولکولی زیاد شده و تعداد مولکول ها در واحد حجم کم می شود، در نتیجه چگالی و وزن مخصوص کاهش می یابند.
• با افزایش فشار، مولکول ها در واحد حجم زیاد شده و چگالی و حجم مخصوص آن افزایش می یابد.
• در حالت کلی چگالی در گازها<مایعات<جامدات

چگالی نسبی

مقایسه چگالی دو مایع با یکدیگر یا مقایسه چگالی یک جامد با یک مایع خیلی راحت است. اگر چگالی جسمی کمتر از مایع باشد، در آن شناور می‌شود و در غیر این صورت در آن غرق می گردد. مثلا چگالی چوب از آب کمتر است و برای همین است که چوب روی آب شناور می‌ماند.

تنگ چگالی

تنگ چگالی وسیله ای است برای بدست آوردن چگالی نسبی مایعات، در میان درپوش این تنگ سوراخی وجود دارد اگر درپوش را در جای خود قرار دهیم مایع اضافی از سوراخ درپوش خارج می شود به این ترتیب مایع داخل تنگ با جرم خود تنگ برابر است برای تعیین چگالی نسبی یک مایع ابتدا جرم تنگ خالی را تعیین می کنیم بعد جرم پر آب را بدست می آوریم سپس جرم تنگ پر از سپس جرم تنگ پر از مایع مورد نظر را اندازه می گیریم.

بدین ترتیب از اختلاف جرم تنگ پر از مایع و تنگ خالی، جرم مایع و از اختلاف جرم تنگ پر از آب و تنگ خالی، جرم آب هم حجم آب مایع بدست می آید. از تقسیم جرم مایع بر جرم آب هم حجم مایع و هم چگالی نسبی مایع حاصل می شود.

قیف جدا کننده وسیله‌ای است که مایعات را بر اساس شاخص چگالی از هم جدا می‌کند؛ مثلا اگر مخلوط روغن و آب را در مخزن این دستگاه بریزیم، بر حسب چگالی مواد در داخل این ظرف تفکیک می‌شود. اگر شیر زیر ظرف را باز کنیم، مایعی که دارای چگالی بالاست، در زیر قرار گرفته و از دستگاه خارج می‌گردد تا اینکه به مرز جدایی مایعات روغن و آب برسد، در چنین حالتی شیر را می‌بندیم و دستگاه با موفقیت دو مایع مخلوط را از هم جدا می‌کند.

چگالی برخی از مواد معمولی تغییرات دما سبب تغییر حجم جسم می‌شود. بنابراین، با تغییر دما چگالی یک ماده تغییر می‌کند. از این رو چگالی اغلب مواد را در 25^٠C معین می‌کنند. در جدول زیر چگالی برخی از مواد آورده شده است.

حل مسئله

فرض کنید یک قطعه موم به حجم 5/8 سانتی متر مکعب و جرم 06/8 گرم موجود است برای به دست آوردن چگالی این جسم کافی است میزان جرم جسم تقسیم بر حجم آن شود. که به صورت زیر محاسبه می شود.