1-2 الكثافة (ρ)

الكثافة خاصية أساسية لأي مادة، ويرمز لها بالرمز ρ (يُنطق «رو»). وتُعرَّف بأنها كتلة وحدة الحجوم من المادة:

\(\rho = \dfrac{m}{\,\text{Vol}}\)

• حيث m كتلة المادة، و Vol حجمها.
• ووحدة قياس الكثافة في النظام الدولي للوحدات هي كجم/م\(^{3} \left(\dfrac{\,\text{kg}}{m^{3}}\right)\).
• وتستعمل أيضًا وحدة جم/سم\(^{3} \left(\dfrac{g}{\,\text{cm}^{3}}\right)\) في المعامل، والعلاقة بينهما:

\[\begin{gathered}1 g/\,\text{cm}^{3} = 1000 \,\text{kg}/m^{3}\end{gathered}\]

فالماء كثافته \(1000 \,\text{kg}/m^{3}\) أي \(1 g/\,\text{cm}^{3}\).

لماذا تختلف الكثافة من مادة لأخرى؟ يرجع اختلاف الكثافة من مادة إلى أخرى إلى سببين:

1. الاختلاف في الكتلة الذرية أو الكتلة الجزيئية للمادة؛ فالذهب كتلة ذراته كبيرة فكثافته كبيرة.
2. الاختلاف في المسافات البينية بين الذرات أو الجزيئات؛ فجزيئات الغاز متباعدة جدًا ولذلك كثافة الغازات صغيرة جدًا بالنسبة للسوائل والجوامد.

وقد عرفنا من دراستنا السابقة أن الأجسام ذات الكثافة الصغيرة تطفو فوق السوائل ذات الكثافة الأكبر، فالخشب يطفو على الماء والزيت يطفو فوق الماء.

يبين الجدول الآتي كثافة بعض المواد الشائعة (بوحدة \(\dfrac{\,\text{kg}}{m^{3}}\)، وللغازات عند الظروف المعتادة):

لاحظ أن كثافة الجليد (910) أقل من كثافة الماء (1000)، ولذلك يطفو الجليد فوق الماء، وأن كثافة الهيليوم أقل من كثافة الهواء، ولذلك يرتفع بالون الهيليوم إلى أعلى.