چگالی یا دانسیته چیست؟ (مبانی علمی)
چگالی (Density) معیاری است که نشان میدهد چه مقدار ماده در یک حجم مشخص فشرده شده است. به زبان ساده، چگالی نشاندهنده "تراکم" ذرات سازنده یک جسم است. هرچه ذرات یک ماده به هم نزدیکتر و فشردهتر باشند، چگالی آن ماده بیشتر خواهد بود. این مفهوم در مهندسی عمران (برای مصالح)، هوافضا (سبکسازی سازه) و حتی جواهرسازی (تشخیص طلا) اهمیت حیاتی دارد.
فرمول محاسبه چگالی
رابطه ریاضی محاسبه چگالی از تقسیم جرم بر حجم به دست میآید:
ρ = m / V- ρ= چگالی (Density)
- m= جرم (Mass)
- V= حجم (Volume)
مثالهای کاربردی در ایران
۱. آب خالص
آب خالص استاندارد چگالی است. یک متر مکعب آب دقیقا ۱۰۰۰ کیلوگرم جرم دارد. چگالی آن1000 kg/m³یا همان ۱ گرم بر سانتیمتر مکعب است.
۲. بتن ساختمانی
در پروژههای عمرانی تهران، چگالی بتن مسلح معمولاً حدود2500 kg/m³در نظر گرفته میشود که نشاندهنده سنگینی و استحکام آن است.
۳. طلای خالص
طلا فلز بسیار سنگینی است. یک قطعه کوچک طلا با حجم کم، جرم زیادی دارد. چگالی آن حدود19300 kg/m³است (۱۹ برابر سنگینتر از آب).
خطاهای رایج محاسباتی
- اشتباه در واحدها: رایجترین خطا، ترکیب واحدهای ناسازگار است. مثلاً تقسیم کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب بدون تبدیل واحد نتیجه غلطی میدهد.
- جابجا گرفتن کسر: گاهی کاربران به اشتباه حجم را بر جرم تقسیم میکنند (V/m) که نتیجه آن "حجم ویژه" است، نه چگالی.
- تفاوت وزن و جرم: در فرمول چگالی باید از جرم (kg) استفاده شود، نه وزن (N). اگر نیروی وزن دارید، ابتدا بر g (9.8) تقسیم کنید.
- حجم ظاهری vs واقعی: برای اجسام متخلخل (مثل اسفنج)، باید دقت کنید که آیا حجم حفرهها را حساب میکنید یا خیر (چگالی ظاهری).
- اثر دما: چگالی اکثر مواد با افزایش دما کاهش مییابد (منبسط میشوند). این تغییر برای گازها بسیار محسوس است.