الكثافة

تعبر الكثافة عن مقدار الكتلة الموجودة في حجم معين من المادة. وتُحسب بقسمة الكتلة على الحجم، ويُعبَّر عنها عادةً بالكيلوغرام لكل متر مكعب (kg/m³) أو بالغرام لكل سنتيمتر مكعب (g/cm³). وتحتوي المادة ذات الكثافة المرتفعة على كمية أكبر من المادة في الحجم نفسه مقارنةً بمادة أقل كثافة.

ولهذا يكون جسمان لهما الحجم نفسه، أحدهما من الحديد والآخر من الخشب، مختلفين في الكتلة لأن الحديد أكثر كثافة. وتُعد الكثافة خاصية فيزيائية مميزة للمادة، لذلك تساعد في التعرف على المواد النقية التي تمتلك قيمة محددة للكثافة عند ثبات درجة الحرارة والضغط. ومع ذلك، قد تتغير الكثافة إذا تغيرت هذه الظروف، ويظهر ذلك بوضوح في الغازات لأن حجمها يتأثر بسهولة بالحرارة والضغط.

تفسر الكثافة كثيراً من الظواهر التي نلاحظها في حياتنا اليومية. فالجسم الذي تقل كثافته عن كثافة السائل يميل إلى الطفو، بينما يغوص الجسم الأكثر كثافة عادةً. ولهذا يطفو الجليد فوق الماء السائل رغم أنهما يتكونان من المادة نفسها، إذ تنتظم جزيئات الماء عند التجمد بطريقة تجعلها تشغل حيزاً أكبر، فتقل كثافة الجليد.

كما تستطيع السفن المصنوعة من الفولاذ الطفو لأن كثافتها المتوسطة، مع احتساب الهواء الموجود داخلها، تكون أقل من كثافة الماء المحيط بها. ويستخدم العلماء والمهندسون مفهوم الكثافة في الفيزياء والكيمياء والجيولوجيا والطب والهندسة للتعرف على المواد وفهم خصائصها وتصميم تطبيقات عملية متنوعة.