☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

الكثافة ونقطة ٤ °C

الأسبوع 3 · الموضوع ١-٣ «الخواص الفيزيائية للماء» (١): الكثافة والكثافة النسبية والهيدرومتر وكثافة ماء المحيطات والتيارات البحرية وكثافة الماء العظمى عند 4°C وتجمد البحيرات · 3 دروس
1

الكثافة وكيف يقرأها الهيدرومتر

Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 1: pp. 16–19
الهدفأحسب الكثافة من الكتلة والحجم، وأستخدم الكثافة النسبية، وأفسّر كيف يبيّن الهيدرومتر الكثافة.
كلمات جديدة
الكثافة · الكتلة مقسومة على الحجم: مقدار المادة في كل وحدة حجمالكثافة النسبية · كثافة المادة مقسومة على كثافة الماء النقي عند ٤ °C؛ وليس لها وحدةالهيدرومتر · أنبوب عائم مثقَّل ومغلق عليه تدريج، يُستخدم لقراءة كثافة السائل
الشرح

الكثافة = الكتلة ÷ الحجم، وتُقاس بوحدة kg/m³ أو g/cm³. وفي الماء النقي عند ٤ °C تبلغ كتلة ١ cm³ نحو ١ g، فكثافته ١ g/cm³ أي ١٠٠٠ kg/m³. وتقارن الكثافة النسبية المادة بهذا الماء: الكثافة النسبية = كثافة المادة ÷ كثافة الماء عند ٤ °C. وليس لها وحدة، فسائل كثافته ١٫٢ g/cm³ كثافته النسبية ١٫٢. ويقرأ الهيدرومتر كثافة السائل. فهو يطفو رأسيًا، ويغوص أكثر في السائل الأقل كثافة ويطفو أعلى في السائل الأكثر كثافة. لذلك يظهر على التدريج أعلى كثافة في الأسفل وأقلها في الأعلى، فيبدو مقلوبًا. ولا تخلط بين الكثافة والوزن: فدلو الماء الكبير أثقل من حصاة، لكن الحصاة أكثر كثافة.

جليد917ماء عذب1000ماء البحر1025
أمثلة محلولة
كتلة قطعة ٤٦٠ g وحجمها ٤٠٠ cm³. كثافتها ٤٦٠ ÷ ٤٠٠ = ١٫١٥ g/cm³، وبما أن كثافة الماء عند ٤ °C تساوي ١ g/cm³ فكثافتها النسبية ١٫١٥. وهي أكثف من الماء فتغوص.
نستخدم الكثافة لإيجاد الكتلة والحجم لماء نقي عند ٤ °C (١٠٠٠ kg/m³). خزان حجمه ٣٫٢ m³ كتلته ٣٫٢ × ١٠٠٠ = ٣٢٠٠ kg. وكتلة ٧٥٠ kg تملأ ٧٥٠ ÷ ١٠٠٠ = ٠٫٧٥ m³.
يطفو هيدرومتر بجزء أكبر من أنبوبه تحت السطح في السائل A مقارنة بالسائل B. أي السائلين أكثف؟ السائل الأقل كثافة يتيح له الغوص أعمق، فالسائل A أقل كثافة والسائل B أكثف.
نشاط الفصل

هيدرومتر منزلي، بمساعدة أحد الكبار. يقطع الكبير شفّاطة، وتضع كرة من الصلصال في أسفلها بحيث تطفو رأسية في كوب طويل فيه ماء صنبور. علّم خط الماء بقلم. ثم اجعلها تطفو في كوب فيه ماء مملح بشدة (يذيب الكبير الملح) وعلّم الخط الجديد. صف موضع العلامتين وقل أي السائلين أكثف. ثم زن ٢٥٠ mL من ماء الصنبور و٢٥٠ mL من الماء المملح بميزان مطبخ وقارن. لا تتذوق.

تدرّب
1
كتلة سائل ٦٠٠ g وحجمه ٥٠٠ cm³. أوجد كثافته.
2
ما كتلة ٥ m³ من الماء النقي عند ٤ °C؟
3
كثافة زيت ٨٥٠ kg/m³. ما كثافته النسبية، وهل يطفو على الماء؟
4
يطفو هيدرومتر أخفض في السائل X منه في السائل Y. أيهما أكثف؟