الكتلة الحجمية والكثافة: مفهومها وقانونها ووحدات القياس مع تمارين محلولة — العلوم الفيزيائية — الأولى ثانوي — المنهاج الجزائري

الكتلة الحجمية والكثافة — Masse volumique et densité

الأهداف التعليمية:

• تعريف الكتلة الحجمية لمادة وقانون حسابها
• التمييز بين الكتلة الحجمية والكثافة
• حساب الكتلة الحجمية والكثافة لمختلف المواد
• تطبيق العلاقات في تمارين مسائل

1. الكتلة الحجمية (Masse volumique)

تعريف: الكتلة الحجمية لمادة هي كتلة وحدة الحجم من هذه المادة. يُرمز لها بالحرف اليوناني ρ (رو).

القانون: ρ = m / V

حيث:
ρ (رو): الكتلة الحجمية (kg/m³ أو g/cm³)
m: الكتلة (kg أو g)
V: الحجم (m³ أو cm³)

العلاقة بين الوحدات:
1 g/cm³ = 1000 kg/m³

2. الكثافة (Densité)

تعريف: الكثافة لمادة هي نسبة الكتلة الحجمية لهذه المادة إلى الكتلة الحجمية لمادة مرجعية (الماء للسوائل والمواد الصلبة، والهواء للغازات).

القانون: d = ρ_مادة / ρ_مرجع

بالنسبة للسوائل والمواد الصلبة: d = ρ_مادة / ρ_ماء (ρ_ماء = 1 g/cm³ = 1000 kg/m³)

ملاحظة: الكثافة كمية لا وحدة لها (عدد محض).

3. جدول الكتل الحجمية لبعض المواد:

المادة	ρ (g/cm³)	ρ (kg/m³)
الماء	1	1000
الحديد	7.8	7800
الألومنيوم	2.7	2700
النحاس	8.9	8900
الزئبق	13.6	13600
الكحول	0.8	800

4. تمارين محلولة:

التمرين 1: قطعة من الحديد كتلتها 156 g وحجمها 20 cm³. احسب الكتلة الحجمية للحديد.

الحل:
ρ = m / V = 156 / 20 = 7.8 g/cm³

التمرين 2: وعاء يحتوي على 500 mL من سائل كتلته 400 g. ما هو هذا السائل؟

الحل:
V = 500 mL = 500 cm³
m = 400 g
ρ = 400 / 500 = 0.8 g/cm³
السائل هو الكحول (ρ = 0.8 g/cm³)

التمرين 3: احسب كتلة قطعة من النحاس حجمها 50 cm³ علماً أن ρ_نحاس = 8.9 g/cm³.

الحل:
m = ρ × V = 8.9 × 50 = 445 g

5. تطبيقات يومية:

• تمييز المعادن: كل معدن له كتلة حجمية خاصة به
• تصميم السفن: المواد الأقل كثافة من الماء تطفو
• صناعة البالونات: الغازات الأقل كثافة من الهواء ترتفع إلى الأعلى

6. خلاصة:

• الكتلة الحجمية: ρ = m/V (وحدة: kg/m³ أو g/cm³)
• الكثافة: d = ρ_مادة / ρ_ماء (كمية لا وحدة لها)
• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³

📚 دروس مشابهة:

• التحولات الطاقوية — الطاقة الحرارية والكهربائية والميكانيكية
• الضغط في السوائل والغازات — قانون باسكال وأرخميدس
• المغناطيسية — مفهوم المغناطيس والمجال المغناطيسي