צפיפות החומר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

צפיפות החומר היא המסה שלו ליחידת נפח. הצפיפות נמדדת ביחידות של מסה לנפח, למשל בגרם לסמ"ק (g/c3) או בק"ג למטר מעוקב (kg/m3). את הצפיפות נהוג לסמל באמצעות האות היוונית רו (ρ).

חומר שצפיפותו קטנה יותר, צף על גבי נוזל שצפיפותו גדולה יותר. לכן עץ צף על פני המים, וברזל שוקע במים. כאשר מחממים חומר, נפחו גדל בלי שמסתו משתנה, ועל כן צפיפותו קטנה. יוצא דופן מבחינה זו הם מים בטמפרטורות שבין 0 - 4 מעלות צלזיוס. בתחום זה, צפיפות המים גדלה עם החימום במקום לקטון, תופעה הקרויה "האנומליה של המים". תופעה זו מתקיימת גם בקרח, שצפיפותו קטנה משל המים, ולכן קרחונים צפים על פני המים ומאפשרים לדגים לחיות במים בטמפרטורה של 4 מעלות גם כאשר הטמפרטורה באוויר נמוכה בהרבה מאפס מעלות.

[עריכה] ביטוי מתמטי

את הצפיפות אפשר לחשב באמצעות הנוסחה:

$\!\, \rho=\frac{m}{V}$

$\!\, \rho$ - צפיפות
$\!\, m$ - מסה
$\!\, V$ - נפח

[עריכה] היסטוריה

על פי אנקדוטה מפורסמת שסופרה על ידי ויטרוביוס בכרך התשיעי של הספר "על אודות האדריכלות", התבקש ארכימדס לקבוע האם הכתר של המלך היירון השני עשוי מזהב טהור. כדי למצוא את הרכב הכתר היה צריך להשוות את נפחו לנפח של כתר זהב באותו משקל, אולם אז לא ידעו איך למדוד את נפח הכתר שהצורה שלו מורכבת ולא צורה גאומטרית פשוטה. בעת שארכימדס רחץ באמבט ציבורי הוא הבין שגופו השקוע באמבט דוחה כמות מים השווה לנפח גופו. בדרך זו הוא למד כיצד למדוד נפח של גוף כלשהו. מרוב התלהבות יצא בריצה לרחוב כשהוא עירום וצועק "אאורקה!" (מצאתי). הסיפור ככל הנראה לא מדויק משום שהבדלי הנפח בין כתר זהב לכתר מזויף באותו משקל, יגרמו לעליית פני המים בהפרש קטן מדי מכדי שיבחינו בו במכשירי המדידה של אותם ימים.

[עריכה] יחידות מידה

מערכת היחידות הבינלאומית SI:

קילוגרם למטר מעוקב (kg/m³)
גרם לסנטימטר מעוקב (gr/cm³) (1 g/cm³ = 1000 kg/m³.)

מערכת היחידות הבריטית או של ארצות הברית:

אונקיות לאינץ' מעוקב (oz/in³)
ליברה לאינץ' מעוקב (lb/in³)
ליברה לפיט מעוקב (lb/ft³)
ליברה ליארד מעוקב (lb/yd³)
ליברה לגלון (lb/gal)

[עריכה] צפיפות המים

טמפרטורה		צפיפות בלחץ 1 אטמוספירה
מעלות צלזיוס °C	מעלות פארהניט °F	ק"ג למטר מעוקב
0.0	32.0	999.8425
4.0	39.2	999.9750
15.0	59.0	999.1026
20.0	68.0	998.2071
25.0	77.0	997.0479
37.0	98.6	993.3316
50.0	122.0	988.04
100.0	212.0	958.3665