الثقل النوعي: الصيغة والوحدات ، وكيفية حسابها
الثقل النوعي ، والمعروف أيضًا باسم الثقل النوعي أو الكثافة النسبية ، يتكون في النسبة أو الحاصل الموجود بين كثافة المادة وكثافة مادة مرجعية أخرى (من المعتاد استخدام المياه في هذه الحالة).
وعادة ما تؤخذ هذه الكثافة كدليل عند الإشارة إلى السوائل أو المواد الصلبة. الثقل النوعي الواضح هو النسبة بين الوزن الحجمي لمادة ما ووزن حجم المادة الأخرى. عادةً ما يتم استخدام الثقل النوعي في الصناعة ، لأنه يقدم معلومات حول تركيز الحلول التي سيتم استخدامها بطريقة بسيطة.
يمكن ملاحظة استخدام الثقل النوعي بشكل أساسي في صناعة التعدين ، حيث أنه بفضل هذه الطريقة ، يمكن تحديد نوع الصخور.
يمكن أن تشمل الحلول التي تعمل بجاذبية معينة مواد متنوعة ، مثل الهيدروكربونات أو الأحماض أو المحاليل "السكرية" ، وغيرها.
بفضل الثقل النوعي ، يمكننا استنتاج ما إذا كان جسم ما سيغرق أو يطفو في المادة المرجعية. من الشائع أن تكون هذه المادة عبارة عن ماء دائمًا ، لأنه من المعروف أنه يحتوي على 1 غرام لكل مليلتر أو 1 غرام لكل سنتيمتر مكعب.
الصيغة والوحدات
خصوصية الثقل النوعي هي أنه لا يمتلك وحدات. تحدث هذه الظاهرة لأن المواد المراد تقييمها هي نفسها.
الوحدات الموجودة في كل من المقام والبسط هي نفسها ؛ لذلك ، يتم إلغاؤها وتبقى ثقل معين دون وحدة. لهذا السبب لا يتم تعريفها على أنها الكثافة المطلقة للمادة ولكن الكثافة النسبية لها.
ما هي الصيغة المستخدمة لحساب الثقل النوعي؟
يتم حساب الثقل النوعي مع مراعاة الصيغة التالية:
مرجع GE (ρr) = ρ مادة / ρ0
GE هي الثقل النوعي ، ρ المادة هي كثافة المادة و ρ0 المرجعية هي كثافة المادة المرجعية.
لحساب أو قياس الكثافة النسبية بين مادتين ، سواء كانت صلبة أو سائلة ، يتم استخدام جهاز يُعرف باسم مقياس الحجب ، ويستند إلى مبدأ أرخميدس.
مبدأ أرخميدس
ينص مبدأ أرخميدس على أنه عندما يتم غمر الجسم جزئيًا أو كليًا في سائل أثناء الراحة ، فإنه سيعاني من اندفاع رأسي صعودي مساوٍ لوزن الكتلة الحجرية للكائن المعني. يتم قياس هذه القوة في نيوتن.
نظرًا لأن هذا المبدأ يدرس القوة التي يمارسها الجسم في التدفق ، فإنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالعملية التي تحدث في الثقل النوعي ، نظرًا لأنه يعبر عن العلاقة بين مادتين.
كيفية حسابها؟
يمكن أن تختلف كثافة المادة اعتمادًا على الضغط أو درجة حرارة نفسه ؛ لذلك ، من المهم أن يكون لديك هذه القيم عند حساب الثقل النوعي.
عادة ، عندما يتم حساب الثقل النوعي ، يكون لكل من المادة المراد دراستها والمادة المرجعية كل وحداتهما المتماثلة ، ويجب أن يتم العثور عليها في درجة حرارة وضغط مماثلة.
هذا الحساب هو نتيجة الحاصل بين قيمة كثافة المادة وقيمة المادة المرجعية (معظم الوقت يستخدم الماء).
تبلغ كثافة الماء 1000 جم / مل عند درجة حرارة 3.98 درجة مئوية ، ولكن يمكن استخدام كثافة مقدارها 1.00 جم / مل عند درجة حرارة تصل إلى 25 درجة مئوية دون التعرض لخطر حساب.
الماء هو المادة الأكثر استخدامًا ، نظرًا لكثافته البالغة 3.98 درجة مئوية ، من الأسهل العثور على العلاقة بين هذه المادة وغيرها.
مثال
عندما يُقترح حساب الثقل النوعي باستخدام الكثافة بالجنيه لكل قدم مكعب من مادة مثل الطين ، يكون الحساب كما يلي:
GE = كثافة الحمأة (lb / ft³) / 62.4
DL يساوي 100 رطل / قدم مكعب. ثم:
GE = 100 رطل / قدم / 62.4
GE = 1.60
بفضل الثقل النوعي ، يمكن ملاحظة أنه إذا كان للمادة ثقل معين أعلى من المادة المذكورة فستغرق في الماء ، بينما إذا كانت كثافتها أقل من 1 ، فستطفو المادة.
لتنفيذ هذه الطريقة ، يلزم الدقة المطلقة ؛ لذلك ، إنها طريقة مستخدمة قليلاً. المجال الذي يستخدم فيه حساب الثقل النوعي هو الأكثر استخدامًا في المجالات العلمية ذات الخبرة الكبيرة.
الفرق بين الثقل النوعي والكثافة
على الرغم من أن الثقل النوعي يعرف أيضًا بالكثافة النسبية ، من المهم التأكيد على أنه ليس الكثافة المطلقة للمادة.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن الثقل النوعي هو نسبة كثافة المادة إلى كثافة مادة أخرى تكون غالبًا ما تكون ماء. لا تحتوي الثقل النوعي ، أو المعروف باسم الكثافة النسبية ، على وحدات: عندما تكون متماثلة ، يتم إلغاؤها في الحاصل المحسوب.
من ناحية أخرى ، الكثافة هي مقدار يعبر عن العلاقة الموجودة بين كتلة المادة مضروبة في حجمها.
في حالة المواد الصلبة تمامًا (مثل الحديد) ، لا تختلف كثافة المادة ؛ وهذا هو ، هو نفسه في الكائن بأكمله.
على عكس الثقل النوعي ، تمتلك الكثافة وحدات: الكتلة والحجم. يتم التعبير عن هذه الوحدات بالكيلوغرام لكل متر مكعب (Kg x m³) وفقًا للنظام الدولي للوحدات. الصيغة لحساب الكثافة هي: ρ = m xV
تُعرف الثقل النوعي أيضًا بالكثافة النسبية ، لذلك يمكن استنتاج أن هناك صلة وثيقة بين الكثافة والكثافة النوعية. الكثافة النسبية هي نوع من الكثافة.
