פתיחת התפריט הראשי

צפיפות החומר

המסה של גוף ליחידת נפח
Disambig RTL.svg המונח "משקל סגולי" מפנה לכאן. אם הכוונה למשמעות אחרת, ראו משקל סגולי (פירושונים).
מְשׂוּרָה המכילה מספר נוזלים שונים בצפיפויות שונות. הצפוף ביותר למטה, והכי פחות צפוף למעלה
סימולציה של צפיפות.
סימולציה של צפיפות. בתמונה אובייקט צף בנוזל.

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 מתמטיעריכה

 

  •   - צפיפות
  •   - מסה
  •   - נפח

היסטוריהעריכה

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 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, כשהבין מה קרה רץ ברחוב וצעק "אאוריקה!" (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.

יחידות מידהעריכה

מערכת היחידות הבינלאומית SI:

מערכת היחידות הבריטית או של ארצות הברית:

צפיפות המים כתלות בטמפרטורהעריכה

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 בטמפרטורהעריכה

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 שוניםעריכה

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 1-2 החומר בעל צפיפות החומר המרחבית הנמוכה ביותר הידועה
שמן 920-940
פוליסטירן 960-1,040
שעם 220-260
מים מתוקים 1,000
מי ים 1,030
פלסטיק 850-1,400 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 אינסוף במרכז החור השחור, מה שמכונה נקודת הסינגולריות
  • 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 היומיוםעריכה

  • 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 ששניהם שוקלים אותו דבר, אבל הרעיון נובע שאינטיאוטיבית הם מדמיינים את הנוצות יותר קלות (ולמעשה פחות צפופות). אם הייתה נשאלת השאלה, מה שוקל יותר, 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) ליטר הברזל שוקל 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 גםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה

  מדיה וקבצים בנושא צפיפות החומר בוויקישיתוף

  World's Lightest Solid!, סרטון באתר יוטיוב (אורך: 12:01) - אירוג'ל, החומר הפחות צפוף בעולם

הערות שולייםעריכה