تتغير كثافة المادة بتغير درجة الحرارة والضغط
الإجابة الصحيحة هي: درجة الحرارة والضغط؛ لأن تغيرهما قد يؤدي إلى تغير حجم المادة، فتتغير كثافتها حتى لو بقيت كتلتها ثابتة. أما اللون والشكل والطول والعرض، فلا تحدد وحدها كثافة المادة.
ما المقصود بالكثافة؟
الكثافة هي كتلة وحدة الحجوم من المادة، وتُحسب باستخدام العلاقة:
الكثافة = الكتلة ÷ الحجم
فإذا بقيت الكتلة ثابتة وزاد الحجم، انخفضت الكثافة. وإذا قل الحجم مع ثبات الكتلة، ارتفعت الكثافة. وتساعد هذه العلاقة على فهم تأثير الظروف المحيطة في المواد المختلفة.
كيف تؤثر درجة الحرارة في الكثافة؟
تتمدد معظم المواد عند ارتفاع درجة حرارتها، فيزداد حجمها بينما تبقى كتلتها ثابتة، ولذلك تقل كثافتها. وعند تبريدها، تنكمش عادةً ويقل حجمها، فتزداد كثافتها.
لكن توجد استثناءات؛ فالماء يتصرف بطريقة مختلفة بين صفر و٤ درجات مئوية، وتبلغ كثافته أقصى قيمة تقريبًا عند ٤ درجات مئوية. لذلك لا يصح تطبيق قاعدة التمدد والانكماش المعتادة على جميع المواد دون مراعاة خصائصها.
كيف يؤثر الضغط في الكثافة؟
تؤدي زيادة الضغط عادةً إلى تقليل حجم المادة، مما يرفع كثافتها. ويظهر هذا التأثير بوضوح في الغازات؛ لأن المسافات بين جسيماتها كبيرة نسبيًا، ويمكن ضغطها بسهولة مقارنةً بالسوائل والمواد الصلبة.
أما السوائل والمواد الصلبة، فتتغير أحجامها بدرجة أقل عند تعرضها للضغط، ولذلك يكون تغير كثافتها أقل وضوحًا في الظروف المعتادة.
لماذا لا نختار اللون والشكل؟
تغيير لون جسم أو إعادة تشكيله لا يغير بالضرورة كتلته أو حجم مادته. فمثلًا، تظل كثافة قطعة من الصلصال متقاربة عند تشكيلها كرة أو مكعبًا، ما دامت المادة والظروف نفسها.
إذن، الخيار المناسب هو درجة الحرارة والضغط.