צפיפות החומר – הבדלי גרסאות
מ שוחזר מעריכות של 81.218.166.121 (שיחה) לעריכה האחרונה של Eliran t |
מ שינוי ריווח ותיקון מקף וקו מפקיד לפי כללי ריווח סימני הפיסוק של האקדמיה ללשון העברית |
||
(43 גרסאות ביניים של 32 משתמשים אינן מוצגות) | |||
שורה 4: | שורה 4: | ||
'''צפיפות החומר''' (לעיתים נקרא גם '''צפיפות המסה''') של גוף היא ה[[מסה]] שלו ליחידת [[נפח]]. הצפיפות נמדדת ביחידות של מסה לנפח, למשל ב[[גרם]] ל[[סנטימטר מעוקב|סמ"ק]] (g/cm³) או ב[[ק"ג]] ל[[מטר מעוקב]] (kg/m³). את הצפיפות נהוג לסמל באמצעות האות ה[[יוונית]] רוֹ (ρ). |
'''צפיפות החומר''' (לעיתים נקרא גם '''צפיפות המסה''') של גוף היא ה[[מסה]] שלו ליחידת [[נפח]]. הצפיפות נמדדת ביחידות של מסה לנפח, למשל ב[[גרם]] ל[[סנטימטר מעוקב|סמ"ק]] (g/cm³) או ב[[ק"ג]] ל[[מטר מעוקב]] (kg/m³). את הצפיפות נהוג לסמל באמצעות האות ה[[יוונית]] רוֹ (ρ). |
||
חומר שצפיפותו קטנה יותר, צף על גבי נוזל שצפיפותו גדולה יותר. לכן [[עץ (חומר גלם)|עץ]] צף על פני ה[[מים]], ו[[ברזל]] 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 קטנה עם הקירור במקום לגדול, תופעה הקרויה "[[האנומליה של המים]]". תופעה זו מתקיימת גם ב[[קרח]], שצפיפותו קטנה משל המים, ולכן קרחונים צפים על פני המים ומאפשרים ל[[דג]]ים לחיות במים בטמפרטורה של 4 מעלות גם כאשר הטמפרטורה באוויר נמוכה בהרבה מאפס מעלות. |
|||
מסה סגולית מוגדרת 1 (g/cm³) עבור צפיפות מים מתוקים{{הערה|{{דוידסון|מאיר ברק|מה שוקל יותר מים או שמן? דורון|askexpert/chemistry/מה-שוקל-יותר-מים-או-שמן-דורון|6 במרץ 2010}}}}. |
מסה סגולית מוגדרת 1 (g/cm³) עבור צפיפות מים מתוקים{{הערה|{{דוידסון|מאיר ברק|מה שוקל יותר מים או שמן? דורון|askexpert/chemistry/מה-שוקל-יותר-מים-או-שמן-דורון|6 במרץ 2010}}}}. |
||
שורה 10: | שורה 10: | ||
==ביטוי מתמטי== |
==ביטוי מתמטי== |
||
<math>V\rho=m</math> |
<math>V\rho=m</math> |
||
*<math>\rho</math> |
*<math>\rho</math> – צפיפות |
||
*<math>\!\, m</math> |
*<math>\!\, m</math> – מסת החומר |
||
*<math>\!\, |
*<math>\!\, v</math> – נפח |
||
==היסטוריה== |
==היסטוריה== |
||
שורה 20: | שורה 20: | ||
[[מערכת היחידות הבינלאומית]] SI: |
[[מערכת היחידות הבינלאומית]] SI: |
||
*[[קילוגרם]] ל[[מטר]] מעוקב (kg/m<sup>3</sup>) |
*[[קילוגרם]] ל[[מטר]] מעוקב (kg/m<sup>3</sup>) |
||
*[[גרם]] ל[[סנטימטר]] מעוקב (gr/cm<sup>3</sup>, כאשר 1 גרם לסמ"ק שווה ל- |
*[[גרם]] ל[[סנטימטר]] מעוקב (gr/cm<sup>3</sup>, כאשר 1 גרם לסמ"ק שווה ל-1,000 ק"ג למטר מעוקב) |
||
[[מערכת היחידות הבריטית]] או של ארצות הברית: |
[[מערכת היחידות הבריטית]] או של [[ארצות הברית]]: |
||
*[[אונקיה|אונקיות]] ל[[אינץ']] מעוקב (oz/in<sup>3</sup>) |
*[[אונקיה|אונקיות]] ל[[אינץ']] מעוקב (oz/in<sup>3</sup>) |
||
*[[ליברה]] לאינץ' מעוקב (lb/in<sup>3</sup>) |
*[[ליברה]] לאינץ' מעוקב (lb/in<sup>3</sup>) |
||
שורה 33: | שורה 33: | ||
! colspan="2"| טמפרטורה || צפיפות בלחץ 1 אטמוספירה |
! colspan="2"| טמפרטורה || צפיפות בלחץ 1 אטמוספירה |
||
|- |
|- |
||
! מעלות צלזיוס |
! מעלות צלזיוס C° !! מעלות פרנהייט F° !! ק"ג למטר מעוקב |
||
|- |
|- |
||
|30− |
|||
|−30 |
|||
|22− |
|||
|−22 |
|||
|983.854 |
|983.854 |
||
|- |
|- |
||
|20− |
|||
|−20 |
|||
|4− |
|||
|−4 |
|||
|993.547 |
|993.547 |
||
|- |
|- |
||
|10− |
|||
|−10 |
|||
|14 |
|14 |
||
|998.117 |
|998.117 |
||
שורה 68: | שורה 68: | ||
{|class="wikitable" style="text-align:center" align="ימין" |
{|class="wikitable" style="text-align:center" align="ימין" |
||
|- |
|- |
||
!טמפרטורה במעלות צלזיוס |
!טמפרטורה במעלות צלזיוס C° !!צפיפות בק"ג למטר מעוקב (בלחץ 1 אטמוספירה) |
||
|- |
|- |
||
| 10- || 1.342 |
| 10- || 1.342 |
||
שורה 98: | שורה 98: | ||
| [[תווך בין-כוכבי]] || 10<sup>−25</sup> − 10<sup>−15</sup> || הערכה של 90% מימן, 10% הליום וטמפרטורה משתנה |
| [[תווך בין-כוכבי]] || 10<sup>−25</sup> − 10<sup>−15</sup> || הערכה של 90% מימן, 10% הליום וטמפרטורה משתנה |
||
|- |
|- |
||
| [[אטמוספירת כדור הארץ]] || 1.2 || |
| [[אטמוספירת כדור הארץ]] || 1.2 || ב[[גובה פני הים]] |
||
|- |
|- |
||
| [[אירוג'ל]] || |
| [[אירוג'ל]] || 2-1 || החומר בעל צפיפות החומר המרחבית הנמוכה ביותר הידועה |
||
|- |
|- |
||
| [[שמן]] || |
| [[שמן]] || 940-920 || |
||
|- |
|- |
||
|[[פוליסטירן]]|| |
|[[פוליסטירן]]|| 1,040-960 || |
||
|- |
|- |
||
| [[שעם]] || |
| [[שעם]] || 260-220 || |
||
|- |
|- |
||
| [[מים |
| [[מים מתוקים]] || 1,000 || |
||
|- |
|- |
||
| מי ים || 1,030 || |
| [[מי ים]] || 1,030 || |
||
|- |
|- |
||
|[[מי ים המלח]] |
|||
⚫ | |||
|1240 |
|||
|מאפשרים ציפה על פני המים |
|||
|- |
|- |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
|- |
|||
⚫ | |||
|0.00018 |
|0.00018 |
||
| |
| |
||
שורה 122: | שורה 126: | ||
| [[כדור הארץ]] || 5,515.3 || צפיפות ממוצעת |
| [[כדור הארץ]] || 5,515.3 || צפיפות ממוצעת |
||
|- |
|- |
||
| [[ברזל]] || 7,874 || |
| [[ברזל]] || 7,874 || ב[[טמפרטורת החדר]] |
||
|- |
|- |
||
| [[נחושת]] || 8,920...8,960 || בטמפרטורת החדר |
| [[נחושת]] || 8,920...8,960 || בטמפרטורת החדר |
||
שורה 128: | שורה 132: | ||
| [[עופרת]] || 11,340 || בטמפרטורת החדר |
| [[עופרת]] || 11,340 || בטמפרטורת החדר |
||
|- |
|- |
||
| [[גלעין כדור הארץ]] || |
| [[גלעין כדור הארץ]] || 13,000~ || |
||
|- |
|- |
||
| [[אורניום]] || 19,100 || בטמפרטורת החדר |
| [[אורניום]] || 19,100 || בטמפרטורת החדר |
||
שורה 146: | שורה 150: | ||
| [[אוסמיום]] || 22,590 || בטמפרטורת החדר |
| [[אוסמיום]] || 22,590 || בטמפרטורת החדר |
||
|- |
|- |
||
| ליבת [[השמש]] || |
| ליבת [[השמש]] || 150,000~ || |
||
|- |
|- |
||
| [[ננס לבן]] || {{SN|1|9}} || |
| [[ננס לבן]] || {{SN|1|9}} || |
||
שורה 156: | שורה 160: | ||
| [[חור שחור]] || {{SN|4|17}} || צפיפות תאורטית ממוצעת בתוך [[רדיוס שוורצשילד]] של חור שחור בעל מסה של כדור הארץ. |
| [[חור שחור]] || {{SN|4|17}} || צפיפות תאורטית ממוצעת בתוך [[רדיוס שוורצשילד]] של חור שחור בעל מסה של כדור הארץ. |
||
|- |
|- |
||
| [[חור שחור]] || |
| [[חור שחור]] || ~ || במרכז החור השחור, מה שמכונה נקודת ה[[סינגולריות כבידתית|סינגולריות]] |
||
|- |
|- |
||
| |
| הסינגולריות בעת [[המפץ הגדול]] || ~ || היוותה את כל החומר והאנרגיה ב[[יקום]]. יש תאוריה שאומרת שהייתה למעשה [[חור לבן]] |
||
|} |
|} |
||
{{-}} |
{{-}} |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
== בחיי היומיום== |
== בחיי היומיום== |
||
* כאשר עושים הדגמה של שמן שצף על פני המים, יש להבחין בכך שאין השמן יותר קל מן המים אלא פחות צפוף ממנו. |
* כאשר עושים הדגמה של שמן שצף על פני המים, יש להבחין בכך שאין השמן יותר קל מן המים אלא פחות צפוף ממנו. |
||
* יש שאלה ששואלים ילדים מה יותר כבד |
* יש שאלה ששואלים ילדים – מה יותר כבד: ק"ג ברזל, או ק"ג [[נוצה|נוצ]]ות? כמובן שמשקלם זהה, אבל הרעיון נובע שאינטיאוטיבית הם מדמיינים את הנוצות יותר קלות (ולמעשה פחות צפופות). אם הייתה נשאלת השאלה, משקלו של מה רב, של [[ליטר]] נוצות או ליטר ברזל, אזי התשובה יותר (ולמעשה גם השאלה) ברורה, שכן, כיוון שהמשקל הסגולי של הברזל הוא גבוה בהרבה משל הנוצות, אז (במכפלה עם הנפח) משקל ליטר הברזל רב יותר. |
||
* [[ציפה (פיזיקה)|ציפה]] של כלי שיט מתבססת על העובדה שחומר שצפיפותו נמוכה יותר מהמים, יצוף על פניהם. אם מחשבים את צפיפות כלי השייט לכל הנפח, מגלים שהוא פחות צפוף ממים, כיוון שבשיקול נכלל גם הנפח של האוויר המצוי בגוף |
* [[ציפה (פיזיקה)|ציפה]] של [[כלי שיט]] מתבססת על העובדה שחומר שצפיפותו נמוכה יותר מהמים, יצוף על פניהם. אם מחשבים את צפיפות כלי השייט לכל הנפח, מגלים שהוא פחות צפוף ממים, כיוון שבשיקול נכלל גם הנפח של האוויר המצוי בגוף ה[[אונייה]]. |
||
* ישנם |
* ישנם [[קוקטייל]]ים שנהוג למזוג לפי צפיפות סגולית שונה, כאשר כל נוזל הוא ב[[צבע]] וב[[טעם]] שונה{{הערה|{{קישור כללי|כותרת=How To Make a Multi-Layered Drink|אתר=Gizmodo|כתובת=https://gizmodo.com/how-to-make-a-multi-layered-drink-513343980|שפה=en-us|תאריך_וידוא=2021-04-11}}}}. |
||
==ראו גם== |
==ראו גם== |
||
שורה 176: | שורה 179: | ||
==קישורים חיצוניים== |
==קישורים חיצוניים== |
||
{{ויקישיתוף בשורה}} |
{{ויקישיתוף בשורה}} |
||
* {{בריטניקה}} |
|||
{{יוטיוב|AeJ9q45PfD0|שם=World's Lightest Solid!|אורך=12:01}} - אירוג'ל, החומר הפחות צפוף בעולם |
{{יוטיוב|AeJ9q45PfD0|שם=World's Lightest Solid!|אורך=12:01}} - אירוג'ל, החומר הפחות צפוף בעולם |
||
{{בקרת זהויות}} |
|||
[[קטגוריה:תכונות כימיות]] |
[[קטגוריה:תכונות כימיות]] |
גרסה אחרונה מ־07:48, 29 באפריל 2024
צפיפות החומר (לעיתים נקרא גם צפיפות המסה) של גוף היא המסה שלו ליחידת נפח. הצפיפות נמדדת ביחידות של מסה לנפח, למשל בגרם לסמ"ק (g/cm³) או בק"ג למטר מעוקב (kg/m³). את הצפיפות נהוג לסמל באמצעות האות היוונית רוֹ (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 קטנה עם הקירור במקום לגדול, 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.
מסה סגולית מוגדרת 1 (g/cm³) עבור צפיפות מים מתוקים[1].
ביטוי מתמטי
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- – צפיפות
- – מסת החומר
- – נפח
היסטוריה
[עריכת קוד מקור | עריכה]באנקדוטה 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 משקלו למשקל של כתר זהב באותו נפח, 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, כשהבין מה קרה רץ ברחוב וצעק "אאוריקה!" (מצאתי). הסיפור ככל הנראה לא מדויק משום שהבדלי המשקל בין כתר זהב לכתר מזויף באותו הנפח, יגרמו לעליית פני המים בהפרש קטן מדי מכדי שיבחינו בו במכשירי המדידה של אותם ימים.
יחידות מידה
[עריכת קוד מקור | עריכה]- קילוגרם למטר מעוקב (kg/m3)
- גרם לסנטימטר מעוקב (gr/cm3, כאשר 1 גרם לסמ"ק שווה ל-1,000 ק"ג למטר מעוקב)
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)
צפיפות המים כתלות בטמפרטורה
[עריכת קוד מקור | עריכה]טמפרטורה | צפיפות בלחץ 1 אטמוספירה | |
---|---|---|
מעלות צלזיוס C° | מעלות פרנהייט F° | ק"ג למטר מעוקב |
30− | 22− | 983.854 |
20− | 4− | 993.547 |
10− | 14 | 998.117 |
0 | 32.0 | 999.8395 |
4.0 | 39.2 | 999.9720 |
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 |
צפיפות האוויר כתלות בטמפרטורה
[עריכת קוד מקור | עריכה]טמפרטורה במעלות צלזיוס C° | צפיפות בק"ג למטר מעוקב (בלחץ 1 אטמוספירה) |
---|---|
10- | 1.342 |
5- | 1.316 |
0 | 1.293 |
5 | 1.269 |
10 | 1.247 |
15 | 1.225 |
20 | 1.204 |
25 | 1.184 |
30 | 1.164 |
צפיפות של חומרים שונים
[עריכת קוד מקור | עריכה]חומר/עצם שמיימי | צפיפות בק"ג למ"ק | הערות |
---|---|---|
תווך בין-כוכבי | 10−25 − 10−15 | הערכה של 90% מימן, 10% הליום וטמפרטורה משתנה |
אטמוספירת כדור הארץ | 1.2 | בגובה פני הים |
אירוג'ל | 2-1 | החומר בעל צפיפות החומר המרחבית הנמוכה ביותר הידועה |
שמן | 940-920 | |
פוליסטירן | 1,040-960 | |
שעם | 260-220 | |
מים מתוקים | 1,000 | |
מי ים | 1,030 | |
מי ים המלח | 1240 | מאפשרים ציפה על פני המים |
פלסטיק | 1,400-850 | פוליפרופילן ו-פי־וי־סי |
הליום | 0.00018 | |
גליצרול | 1,261 | |
כדור הארץ | 5,515.3 | צפיפות ממוצעת |
ברזל | 7,874 | בטמפרטורת החדר |
נחושת | 8,920...8,960 | בטמפרטורת החדר |
עופרת | 11,340 | בטמפרטורת החדר |
גלעין כדור הארץ | 13,000~ | |
אורניום | 19,100 | בטמפרטורת החדר |
טונגסטן | 19,250 | בטמפרטורת החדר |
כספית | 13,600 | |
כסף | 10,460 | בטמפרטורת החדר |
זהב | 19,300 | בטמפרטורת החדר |
פלטינה | 21,450 | בטמפרטורת החדר |
אירידיום | 22,560 | בטמפרטורת החדר |
אוסמיום | 22,590 | בטמפרטורת החדר |
ליבת השמש | 150,000~ | |
ננס לבן | 1×109 | |
גרעין האטום | 2.3×1017 | בלתי תלוי בגודל הגרעין |
כוכב נייטרונים | 1×1018 - 8.4×1016 | |
חור שחור | 4×1017 | צפיפות תאורטית ממוצעת בתוך רדיוס שוורצשילד של חור שחור בעל מסה של כדור הארץ. |
חור שחור | ~ | במרכז החור השחור, מה שמכונה נקודת הסינגולריות |
הסינגולריות בעת המפץ הגדול | ~ | היוותה את כל החומר והאנרגיה ביקום. יש תאוריה שאומרת שהייתה למעשה חור לבן |
- הצפיפות הממוצעת של כוכב הלכת שבתאי היא 0.687 גרם/סמ"ק, לפיכך אם היה קיים מקווה מים מספיק גדול, שבתאי היה צף על פניו.
בחיי היומיום
[עריכת קוד מקור | עריכה]- כאשר עושים הדגמה של שמן שצף על פני המים, יש להבחין בכך שאין השמן יותר קל מן המים אלא פחות צפוף ממנו.
- יש שאלה ששואלים ילדים – מה יותר כבד: ק"ג ברזל, או ק"ג נוצות? כמובן שמשקלם זהה, אבל הרעיון נובע שאינטיאוטיבית הם מדמיינים את הנוצות יותר קלות (ולמעשה פחות צפופות). אם הייתה נשאלת השאלה, משקלו של מה רב, של ליטר נוצות או ליטר ברזל, אזי התשובה יותר (ולמעשה גם השאלה) ברורה, שכן, כיוון שהמשקל הסגולי של הברזל הוא גבוה בהרבה משל הנוצות, אז (במכפלה עם הנפח) משקל ליטר הברזל רב יותר.
- ציפה של כלי שיט מתבססת על העובדה שחומר שצפיפותו נמוכה יותר מהמים, יצוף על פניהם. אם מחשבים את צפיפות כלי השייט לכל הנפח, מגלים שהוא פחות צפוף ממים, כיוון שבשיקול נכלל גם הנפח של האוויר המצוי בגוף האונייה.
- ישנם קוקטיילים שנהוג למזוג לפי צפיפות סגולית שונה, כאשר כל נוזל הוא בצבע ובטעם שונה[2].
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- צפיפות החומר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
World's Lightest Solid!, סרטון באתר יוטיוב (אורך: 12:01) - אירוג'ל, החומר הפחות צפוף בעולם
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ מאיר ברק, מה שוקל יותר מים או שמן? דורון, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 6 במרץ 2010
- ^ How To Make a Multi-Layered Drink, Gizmodo (באנגלית אמריקאית)