قياس حجم المادة سواء كانت صلبة منتظمة او غير منتظمة تكون بشكل مختلف عن قياس حجم المادة السائلة او الغازية. لكل من هذه المواد لها طريقة او طرق قياس حجم المادة وفقا الى حسابات رياضية أو جهاز ما لمعرفة كيفية القياس. بالاضافة الى ذلك فأن الوحدات مختلفة في قياس الحجم لكل مادة حسب الحالة الخاصة بها والتي سوف نتعرف عليها في هذه الصفحة.
ما الحجم وكيفية قياس حجم المادة ؟
ما سبب ارتفاع مستوى الماء في كأس عند وضع كرة زجاجية فيه؟ وعلى ماذا يدل ذلك ؟ يدل أن الكرة الزجاجية احتلت حيزا داخل الكأس مما سبب ارتفاع الماء في الكأس وهذا يدل ان للكرة حجما، بذلك يعرف الحجم بأنه مقدار الحيز الذي تشغله المادة في الكون، ولا يمكن لمادتين أن تشغل الحيز نفسه وفي الوقت نفسه.
تقاس حجوم المواد المختلفة بوحدات معينة و حسب حالة تلك المادة ، فحجوم المواد الصلبة تقاس بوحدات: المتر المكعب (m) أو السنتمتر المكعب (cm)، ويمكن قياس حجوم المواد السائلة والغازية بوحدات: اللتر(L) أو المليلتر (mL).
الفكرة الرئيسة:
الحجم صفة من صفات المادة، ويمكن قياسه بطرائق مختلفة.
نتاجات التعلم: في نهاية هذا المقال ساكون قادر على ان :
- أعرف معنى الحجم ووحدات قياسه.
- اميز بين الجسم المنتظم والجسم غير المنتظم.
- أقيس حجم الأجسام المنتظمة والأجسام غير المنتظمة.
المفردات:
- الحجم Volume
- قانون بويل Boyle’s law
سؤال: لماذا لا يمكن لمادتين أن تشغلا الحيز نفسه ، وفي الوقت نفسه؟
كيف اقيس حجوم الأجسام الصلبة ذات الأشكال المنتظمة؟
قياس حجم المادة الصلبة يمكن ان يكون بالقانون في حالة كان منتظم أو بالاستعانة بأي سائل . يمكنني قياس حجوم الأجسام الصلبة المنتظمة الشكل مثل: المكعب ومتوازي المستطيلات والكرة والاسطوانة ، ويعبر عن وحدة قياس حجم أي جسم صلب بالوحدات المكعبة، ونلاحظ في الشكل ادناه
اجسام صلبة ذات أشكال منتظمة.
ولا يجاد حجم متوازي المستطيلات مثلا نقيس كل من الطول والعرض والارتفاع اولا ثم يتم حساب حجمه وفق العلاقة التالية:
حجم متوازي المستطيلات (V) = الطول (x (L العرض (W)× الارتفاع (h)
V(m) – L (m) x W (m) x h(m)
ولإيجاد حجم جسم صلب مكعب طول ضلعه (a) فان حجمه يحسب وفق العلاقة الآتية: الحجم (المتر المكعب)= طول الضلع (a) مرفوع الى الاس 3.
كيف تقيس حجم جسم صلب ليس له شكل منتظم؟
يتم قياس حجوم الأجسام الصلبة غير منتظمة الشكل كقطعة حجارة أو مسمار، بطريقة إزاحة السائل ، ويتم ذلك باستخدام الأواني المدرجة كالاسطوانة المدرجة، إذ نقوم بوضع كمية من السائل في الاسطوانة، وننتظر حتى يستقر سطح السائل، ثم نرى مستوى سطح السائل بصورة افقية، ثم نقرأ الرقم الذي يشير اليه ارتفاع السائل وليكن (V) في الاسطوانة. ثم نغمر الجسم المراد قياس حجمه في الاسطوانة المدرجة فنلاحظ ارتفاع مستوى سطح السائل في الأسطوانة المدرجة.
ونسجل قراءة مستوى سطح السائل في الاسطوانة وليكن ((V)، والفرق بين القراءتين (v2) ،(v1) يمثل مقدار حجم الجسم الصلب غير المنتظم.
حجم الجسم (V)= قراءة سطح السائل بعد مستوى سطح السائل قبل وضع الجسم داخل السائل – وضع الجسم داخل السائل
يجب أن نتأكد دائما عندما نستعمل هذه الطريقة في قياس حجوم الأجسام الصلبة، أن استعمل سائل لا يتفاعل مع الجسم الصلب ولا يذوب فيه.
قياس حجم المادة السائلة:
- اختر ثلاث أجسام مختلفة في الحجم ونوع المادة مثلا: مسمار، وكرة زجاجية، وحجر.
- اختر مخبار زجاجي سعة 500 سنتمتر مكعب وضع فيه كمية من الماء، وليكن 100 سنتمتر مكعب.
- أغمر إحدى هذه الأجسام في المخبار، وسجل قراءة مستوى الماء الجديد.
- أكرر الخطوة 3 بغمر الجسمين الآخرين وكلا على حدة.
- أي من الأجسام قد ازاحت كمية اكبر من الماء؟ وأيهما أزاح كمية اقل ؟
- لماذا اختلفت كمية الماء المزاح في كل حالة؟
مثال : وضع مفتاح في اسطوانة مدرجة تحتوي على 50 سنتمتر مكعب من الماء، فأرتفع مستوى سطح الماء إلى 80 cm3، ما حجم المفتاح ؟
الحل:
حجم المفتاح = مستوى سطح السائل بعد وضع المفتاح (v2)- مستوى سطح السائل قبل وضع المفتاح (v1).
V = 80cm3 – 50cm3
حجم المفتاح = 30 سنتمتر مكعب.
كيف يقاس حجم السائل؟
يجب ان نتعلم الاسلوب الصحيح الذي يمكن تطبيقه عند قياس حجم المادة السائلة. التغير الذي يطرأ على سائل الحليب الموجود في قنينة زجاجية اذا سكب في كاس زجاجي؟ هل يتغير حجم الحليب؟ هل يتغير لونه؟ آن الشيء الوحيد الذي يتغير حين يسكب الحليب في الكاس الزجاجي هو
شكل الحليب ، لان الحليب سائل يتخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه.
يأخذ السائل شكل الوعاء الذي يوضع فيه. نستخدم أواني مدرجة متنوعة (الأسطوانة المدرجة، الكاس المدرجة، الدورق الزجاجي المدرج، (القنينة المدرجة، المحقنة المدرجة) لقياس حجوم المواد السائلة، والشكل أدناه يوضح أنواع مختلفة من الأواني المدرجة.
سؤال: بين كيف تختلف عملية قياس حجم السائل عن عملية قياس حجم الجسم الصلب المنتظم؟
كيفية قياس حجم الغاز؟
قياس حجم المادة الغازية يتم عبر قانون بويل . تتصف الغازات بأنها لا تمتلك شكلا ثابتا ولا حجما ثابتة، لان الغاز ينتشر ليملأ المكان الذي يوجد فيه، ويتغير حجم الغاز بتغير درجة الحرارة والضغط الواقعين على جزيئات ذلك الغاز. ولقياس حجم الغاز يجب أن تؤخذ بنظر الاعتبار العلاقة بين درجة حرارة ذلك الغاز وحجمه وضغطه. لو تصورت وجود غواص على عمق 10m تحت سطح الماء مثلا، وتصدر عنه فقاعات من الهواء، وان حجم هذه الفقاعات يزداد وهي تصعد إلى الأعلى، وعندما تبلغ سطح الماء يكون حجمها قد تضاعف، سبب ذلك هو الفرق بين الضغط عند سطح الماء والضغط عند عمق 10m بثبوت درجة الحرارة.
وكان العالم بويل أول من وصف العلاقة بين حجم الغاز وضغطه عند ثبوت درجة الحرارة، تعرف هذه العلاقة بقانون بويل وتنص: آن حجم كمية من الغاز تزداد عندما ينخفض الضغط المسلط عليه عند ثبوت درجة الحرارة، كما موضح في الشكل، الذي يبين كمية الغاز نفسها عند درجة الحرارة نفسها.
