תוֹכֶן
היכולת להמיר בין יחידות מסה, צפיפות ונפח היא אחת המיומנויות הבסיסיות הנחוצות לפיתרון בעיות בסיסיות בפיזיקה וכימיה. המסה, במערכת ה- SI של יחידות המשמשות כברירת מחדל ברחבי העולם בפתרון בעיות כאלה, כוללת יחידות של קילוגרמים (קילוגרם) ונגזרות שלהן, ואילו בנפח יש יחידות של מטר קוביות, או מ '3, שהמטר הוא יחידת ה- SI באורך. בהתאמה, הצפיפות, שהיא מסה ליחידת נפח, באה לידי ביטוי לעתים קרובות בק"ג / מ '3. מכיוון שלעתים קרובות הכמויות קטנות יותר בניסויים ומדידות יומיומיות, אופייני לראות את הצפיפות המתבטאת בג'מ"מ3, או גרם / מ"ל (מיליליטר מוגדר כסנטימטר מעוקב). ק"ג אחד / m3 שווה ל -1,000 גרם / ס"מ3.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
TL; DR
השתמש בביטוי:
M = ρV
להמיר מ3 בנפח (V) להמסה (M) בקילוגרמים. צפיפות (ρ) משתנה לגבי חומרים שונים, כך שתצטרך לבדוק את החומר המדובר כדי להשלים את החישוב.
נגזרת של מסה מהכרך
נניח שמספקים לך נפח ידוע של חומר (מים או נוזל אחר, מתכת או כל דבר אחר שמניחים שיש חלוקה אחידה או כמעט אחידה של החומר) ובקשת לחשב את המסה שלו. לשם כך, על סמך מערכות היחסים שנקבעו לעיל, עליכם לדעת את צפיפות החומרים ורק את צפיפותם.
מאז צפיפות (ρ) הוא מסה (M) מחולק לפי נפח (V), ואז המסה שווה לצפיפות פעמים בנפח:
ρ = M/V
לכן
M = ρV
צפיפות בעולם האמיתי
טבלאות מקוונות שונות כוללות את צפיפות החומרים הנפוצים. לדוגמא, מים רגילים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס הם בעלי צפיפות של 1,000 ק"ג / מ"ק או 1 גרם / מ"ל, שוב בהגדרה. שמנים פחות צפופים ממים, וזו הסיבה שמרכיב השמן של רוטב סלט כמו איטלקי צף לראש התערובת. חלב המורכב כמעט כולו ממים אך כולל סוכרים, חלבון ושומנים (בדרך כלל), הוא בעל צפיפות של פי 1.03 מזו של מים.
מתכות ככלל צפופות יותר מנוזלים, ומשתנות מאוד מאחת לשניה. לזהב, למשל, יש צפיפות של 19.3 גרם / מ"ל. המשמעות היא ש- 1 מ '3 מזהב יש מסה של 1,000 x 19.3 = 19,300 ק"ג. מכיוון שק"ג 1 = 2.204 קילוגרמים, חלק מזהב הוא מטר על מטר על מטר (בערך בגודל של שולחן קטן) היה מסה של 42,537 פאונד, העולה על 21 טון.
יישומים
מכיוון שספינת הים המודרנית עשויה בעיקר ממתכת, איך היא צפה? כדי שמשהו יצוף במים הוא חייב להיות פחות מסה מהמים שהוא זורק. זה מושג כתוצאה מכל החלל הריק הכלול בבניית הספינות, כמו המרחב בין שכבות של גוף האוניות. כאשר סירת מתכת כמו קאנו מונחת במים, היא מתחיל לשקוע כי מתכת מוצקה זה מה שקורם לראשונה למים. אבל בגלל שה- באופן כללי צפיפות הקאנו נמוכה מזו של נפח מים שווה ערך, אפילו אם נוסעים נוסע אחד או שניים, רובו נותר מעל פני המים.