ความหนาแน่นของสาร

ความหนาแน่นของสาร

ความหนาแน่น (Density) ของสารใด ๆ หมายถึง อัตราส่วนระหว่างมวล (Mass) ต่อ ปริมาตร (Volume) ของสารนั้น โดยจะหาความหนาแน่นของสารใด ๆ ได้นั้น ต้องหามวล และ ปริมาตรของสารนั้นให้ได้ก่อน

มวล ( Mass ) แทนสัญลักษณ์ด้วย m เป็นปริมาณเนื้อสารที่มีอยู่จริง และมวลของวัตถุจะมีค่าคงที่เสมอ มวลมีหน่วยได้หลายหน่วยเช่น กรัม ( g ) , หรือ กิโลกรัม ( Kg ) การหามวลทำได้โดยการชั่ง ซึ่งต้องใช้เครื่องชั่ง ซึ่งก็มีหลายแบบด้วยกันเช่น

1. เครื่องชั่งชนิดจานเดียว
1.1 เครื่อง Ohaus Cent - O - Gram
1.2 เครื่อง Ohaus Triple beam
2. เครื่องชั่งชนิดสองจาน

การหามวลของวัตถุใด ๆ สามารถทำได้โดยการชั่งด้วยเครื่องชั่งแบบต่าง ๆซึ่งเครื่องชั่งแต่ละแบบสามารถชั่งมวลได้มากน้อยและละเอียดแตกต่างกันไป

การเปลี่ยนหน่วยของมวล
1. ถ้าเปลี่ยนจากหน่วย กรัม ( g ) เป็น กิโลกรัม ( Kg ) ให้ หารด้วย 103
2. ถ้าเปลี่ยนจากหน่วย กิโลกรัม ( Kg ) เป็น กรัม ( g ) ให้ คูณด้วย 103

สรุป: หน่วยเล็กเปลี่ยนเป็นหน่วยใหญ่ หาร 103 และ หน่วยใหญ่เปลี่ยนเป็นหน่วยเล็ก คูณ 103

ปริมาตร ( Volume ) แทนด้วย V ปริมาตรของวัตถุใด ๆ สามารถวัดได้หลายแบบ โดย
1. ถ้าวัตถุนั้นเป็นของเหลว อาจใช้ กระบอกตวงวัดหาปริมาตร หรือ ใช้หลอดฉีดยา
1.1 หลอดฉีดยา เป็นเครื่องมือสำหรับวัดหาปริมาตรของสารที่มีสถานะเป็นของเหลว การอ่านปริมาตรของของเหลวที่ถูกต้องนั้นต้องอ่านที่ตำแหน่ง หมายเลข 2 และต้องระวังอย่าให้มีฟองอากาศขณะหาปริมาตร
1.2 กระบอกตวง เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับหาปริมาตรของสารที่มีสถานะเป็นของเหลว การอ่านปริมาตรของของเหลวที่ถูกต้องนั้นจะต้องอ่านตรงรอยเว้า หรือตำแหน่งที่ 3

2. ถ้าวัตถุนั้นเป็นของแข็ง มีวิธีการหาปริมาตรอยู่ 2 วิธีคือ
2.1 วัตถุที่มีรูปทรงเรขาคณิต หาได้จากการวัดส่วนต่าง ๆ แล้วคำนวณโดยใช้สูตรหาปริมาตร
2.2 วัตถุที่ไม่เป็นรูปทรงเรขาคณิต ทำได้โดยการนำวัตถุชนิดนั้นไปแทนที่น้ำในถ้วยยูเรก้า แล้วตวงหาปริมาตรของน้ำที่ล้นออกมา ซึ่งจะมีค่าเท่ากับปริมาตรของวัตถุนั้นตามหลักของอาร์คิมิดิส นั่นเอง

หลักของอาร์คีมิดิส กล่าวว่า “ ปริมาตรของของเหลวที่ถูกแทนที่จะมีค่าเท่ากับปริมาตรของวัตถุที่แทนที่ของเหลวนั้นเสมอ “



ข้อควรจำ

1. การใช้เครื่องมือวัดเพื่อหาปริมาณต่าง ๆ ของวัตถุนั้น จะทำให้ได้ค่าที่แน่นอนกว่าการกะประมาณ

2. การใช้เครื่องมือในการวัดนั้นต้องเลือกให้เหมาะสมกับสิ่งที่ต้องการวัด

3. ต้องวัดหลาย ๆ ครั้งแล้วหาค่าเฉลี่ยเพื่อให้ได้ค่าที่ใกล้เคียงกับความจริงมากที่สุด



การเปลี่ยนหน่วยของปริมาตร



หน่วยของปริมาตรที่นิยมใช้มีอยู่ 2 หน่วยคือ cm 3 , m 3 ซึ่งสามารถเปลี่ยนไปมาได้ดังนี้

1. ถ้าเปลี่ยนจากหน่วย cm 3 เป็น m 3 ให้ หารด้วย 106

2. ถ้าเปลี่ยนจากหน่วย m 3 เป็น cm 3 ให้ คูณด้วย 106

สรุป: หน่วยเล็กเปลี่ยนเป็นหน่วยใหญ่ หาร 106 และ หน่วยใหญ่เปลี่ยนเป็นหน่วยเล็ก คูณ 106

ถ้านำสารต่าง ๆ ( อาจอยู่ในสถานะของแข็ง , ของเหลว หรือ ก๊าซก็ได้ ) มาด้วยปริมาตรเท่าๆ กัน มาเทียบมวลหรือน้ำหนักกัน จะพบว่ามวลและน้ำหนักมีค่าต่างๆ กัน แต่ถ้าเป็นสารอย่างเดียวกัน และ สถานะเดียวกันแล้วมวลหรือน้ำหนักจะมีค่าเท่ากัน นักวิทยาศาสตร์จึงใช้ค่านี่แสดงสมบัติทางกายภาพเฉพาะตัวของสารได้ และกำหนดนิยามของความหนาแน่นของสารขึ้นว่า

ความหนาแน่นของสารใดๆ ( DENSITY ) คือ มวล ( Mass : m )ของสารนั้นต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ( Volume : V ) ดังนั้น หน่วยของความหนาแน่นจึงมีหน่วยเป็นหน่วยของมวลต่อปริมาตร คือ เป็น กิโลกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร ( Kg / m3 ) ในระบบเอสไอ หรือเป็น กรัม ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร ( g / cm3 ) ก็ได้

เขียนเป็นสูตรได้ว่า



D = m / V



เมื่อ D ( Density ) = ความหนาแน่นของสาร หน่วยเป็น กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ( g/cm 3 ) หรือ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ( kg / m 3 )

m ( mass ) = มวลสาร หน่วยเป็นกรัม ( g ) หรือ กิโลกรัม ( kg )

V ( Volume ) = ปริมาตร หน่วยเป็น ลูกบาศก์เซนติเมตร ( g / cm 3) หรือลูกบาศก์เมตร ( kg / m 3)

ข้อควรจำ

1. ความหนาแน่นของน้ำ ( Dน้ำ ) = 1 g / cm 3 หรือ 1000 kg / m 3

2. สารชนิดเดียวกัน ไม่ว่าจะมีขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ก็ตาม ความหนาแน่นของสารนั้นจะมีค่าคงที่เสมอจะสังเกตเห็นได้ว่าหน่วยของความหนาแน่นที่นิยมใช้นั้น มีอยู่ด้วยกันสองหน่วยคือ g / cm 3 และ kg / m 3

ซึ่งจะใช้บอกความหนาแน่นของสารที่มีค่าความหนาแน่นต่าง ๆ กัน

เราสามารถเปลี่ยนได้ดังนี้ เช่น

ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1 g / cm 3 จะมีค่าเท่าใดในหน่วย kg / m 3 เราสามารถเปลี่ยนได้ดังนี้

ความหนาแน่น คือ อัตราส่วนระหว่างมวล ต่อ ปริมาตร

ให้นักเรียนเปลี่ยนหน่วยของมวล และ ปริมาตร แยกจากกันคนละครั้งตามตัวอย่างบนกระดาน