چگالی سیال یا شاره، موادی هستند كه می‌توانند جاری شوند و شامل گاز و مایع می‌شوند.
هوا آشناترین سیال گازی است و وقتی از محلی به محل دیگر جریان می‌یابد به آن باد گفته می‌شود.
متداول ترین مایع نیز آب است كه در نیروگاه‌های مولد برق از انرژی آن استفاده می‌شود.
چگالی مهم ترین عاملی است كه به وسیله آن می‌توان رفتار مایعات و گازها را تعیین نمود. همان طور كه در زیر به آن اشاره می‌شود، چگالی به عنوان جرم واحد حجم تعریف می‌گردد و با حرف یونانی "رو" (
) نشان داده می‌شود.
[h=2] تعریف چگالی:
واحد SI برای چگالی kg/ [SUB]m[SUP]3[/SUP][/SUB] می باشد.
به طور كلی، حجم مشخصی از یك ماده دارای جرم یگانه‌ای است، بنابر این چگالی یكی از ویژگی‌های ذاتی ماده است. این موضوع توسط جدول زیر نشان داده شده است.
گازها چگالی كمی دارند زیرا مولكول‌های گاز فاصله زیادی از یكدیگر داشته و بخش عمده‌ای از آن ها را فضای خالی اشغال كرده است در مقابل، مولكول‌های مایعات و جامدات بسیار نزدیك به هم هستند، بنابراین چگالی زیادی دارند. چگالی یك ماده به فشار و دما نیز بستگی دارد.
اما برای طیف گسترده‌ای از دماها و فشارها كه در این درس با آن سروكار داریم، چگالی مایعات و جامدات، تفاوت عمده‌ای نسبت به جدول فوق ندارد و تقریباً آن ها را ثابت می‌دانیم. اما از طرف دیگر، چگالی گازها به تغییرات دما و فشار بسیار حساس هستند.
دقت كنید، در تعریف چگالی جرم جسم مهم است نه وزن آن. در مواردی كه وزن داده شده باشد ابتدا بایستی به كمك شتاب گرانش وزن آن را محاسبه نمود. به مثال زیر توجه كنید.
بدن یك فرد به وزن ٦٩٠N دارای 5/2 * 10[SUP]-3[/SUP] m[SUP]3[/SUP] خون است.
الف) وزن خون را به دست آورید؟
ب) خون چه درصدی از وزن بدن را تشكیل می‌دهد؟
[h=2]راهنمایی: برای محاسبه وزن خون(W)، ابتدا باید جرم خون(m) را به دست آوریم و سپس به كمك رابطه W = mgh وزن آن را محاسبه نماییم.
طبق جدول چگالی‌ها داریم، kg/[SUB]m[SUP]٣[/SUP][/SUB]
= چگالی خون، بنابراین با توجه به رابطه mV =
، چون حجم خون مشخص است V = 5/2 * 10[SUP]-3 [/SUP]m[SUP]3[/SUP] بنابراین جرم آن به راحتی به دست می‌آید.
[h=2]حل: الف) جرم و وزن خون برابر است با:
ب) نسبت وزن خون به وزن بدن (بر حسب درصد) برابر است با:
یك راه مناسب برای مقایسه چگالی ها، استفاده از مفهوم چگالی نسبی است. چگالی نسبی یك ماده برابر نسبت چگالی آن ماده به چگالی یك ماده مرجع (كه معمولاً آب 4[SUP]0[/SUP] C انتخاب می‌شود) است.
به عبارتی چگالی الماس ٥٢/٣ برابر چگالی آب 4[SUP]0[/SUP] C می باشد. در دو درس بعدی با مفهوم بسیار مهم فشار سر و كار داریم و خواهیم دید كه چگالی مایع یك عامل مهم در تعیین فشار مایعات است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا
هوا آشناترین سیال گازی است و وقتی از محلی به محل دیگر جریان می‌یابد به آن باد گفته می‌شود.
متداول ترین مایع نیز آب است كه در نیروگاه‌های مولد برق از انرژی آن استفاده می‌شود.
چگالی مهم ترین عاملی است كه به وسیله آن می‌توان رفتار مایعات و گازها را تعیین نمود. همان طور كه در زیر به آن اشاره می‌شود، چگالی به عنوان جرم واحد حجم تعریف می‌گردد و با حرف یونانی "رو" (
[h=2] تعریف چگالی:
چگالی (
) برابر جرم جسم (m) تقسیم بر حجم (V) آن است. به عبارتی یعنی:
واحد SI برای چگالی kg/ [SUB]m[SUP]3[/SUP][/SUB] می باشد.
به طور كلی، حجم مشخصی از یك ماده دارای جرم یگانه‌ای است، بنابر این چگالی یكی از ویژگی‌های ذاتی ماده است. این موضوع توسط جدول زیر نشان داده شده است.
گازها چگالی كمی دارند زیرا مولكول‌های گاز فاصله زیادی از یكدیگر داشته و بخش عمده‌ای از آن ها را فضای خالی اشغال كرده است در مقابل، مولكول‌های مایعات و جامدات بسیار نزدیك به هم هستند، بنابراین چگالی زیادی دارند. چگالی یك ماده به فشار و دما نیز بستگی دارد.
اما برای طیف گسترده‌ای از دماها و فشارها كه در این درس با آن سروكار داریم، چگالی مایعات و جامدات، تفاوت عمده‌ای نسبت به جدول فوق ندارد و تقریباً آن ها را ثابت می‌دانیم. اما از طرف دیگر، چگالی گازها به تغییرات دما و فشار بسیار حساس هستند.
دقت كنید، در تعریف چگالی جرم جسم مهم است نه وزن آن. در مواردی كه وزن داده شده باشد ابتدا بایستی به كمك شتاب گرانش وزن آن را محاسبه نمود. به مثال زیر توجه كنید.
الف) وزن خون را به دست آورید؟
ب) خون چه درصدی از وزن بدن را تشكیل می‌دهد؟
[h=2]راهنمایی: برای محاسبه وزن خون(W)، ابتدا باید جرم خون(m) را به دست آوریم و سپس به كمك رابطه W = mgh وزن آن را محاسبه نماییم.
طبق جدول چگالی‌ها داریم، kg/[SUB]m[SUP]٣[/SUP][/SUB]
[h=2]حل: الف) جرم و وزن خون برابر است با:
ب) نسبت وزن خون به وزن بدن (بر حسب درصد) برابر است با:
یك راه مناسب برای مقایسه چگالی ها، استفاده از مفهوم چگالی نسبی است. چگالی نسبی یك ماده برابر نسبت چگالی آن ماده به چگالی یك ماده مرجع (كه معمولاً آب 4[SUP]0[/SUP] C انتخاب می‌شود) است.
از آن جا كه چگالی نسبی برابر نسبت دو چگالی است بنابراین بی واحد می‌باشد. به عنوان مثال چگالی نسبی الماس برابر:
به عبارتی چگالی الماس ٥٢/٣ برابر چگالی آب 4[SUP]0[/SUP] C می باشد. در دو درس بعدی با مفهوم بسیار مهم فشار سر و كار داریم و خواهیم دید كه چگالی مایع یك عامل مهم در تعیین فشار مایعات است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا