Yoğunluk neyi anlatır?
Yoğunluk, belirli bir hacimde ne kadar kütle bulunduğunu gösterir. Bu araçta kütle kilogram, hacim metreküp olarak girilir. Bağıntı ρ = m / V biçimindedir; sonuç kilogram/metreküp, yani kg/m³ olur. Aynı kütle daha küçük hacme sığıyorsa yoğunluk daha büyüktür.
Kütle ile ağırlığı karıştırmayın. Kilogram kütle birimidir; newton cinsinden ağırlık bir kuvvettir. Bir tartıdan veya teknik belgeden aldığınız değerin hangi büyüklüğü ifade ettiğini kontrol edin. Bu form newtondan kilograma otomatik geçiş yapmaz.
Basit örnekle başlayalım
Kütlesi 10 kg, hacmi 0,01 m³ olan bir örnek düşünün. 10 / 0,01 = 1.000 kg/m³ bulunur. Araç bunu ayrıca 1 g/cm³ olarak gösterir. İki sayı farklı görünse de aynı yoğunluğu farklı birimlerle ifade eder.
Kütle aynı kalırken hacim 0,02 m³ olsaydı yoğunluk 500 kg/m³ olurdu. Hacim iki katına çıkınca yoğunluk yarıya iner. Buna karşılık aynı hacimde kütlenin iki katına çıkması yoğunluğu iki katına yükseltir. Pay ve paydanın etkisini bu iki örnekle kontrol edebilirsiniz.
Litreyi metreküpe çevirme
Bir litre 0,001 metreküptür. Örneğin hacim 2 litre ve kütle 1,6 kg ise forma hacim olarak 0,002 yazılır. Hesap 1,6 / 0,002 = 800 kg/m³ verir. Hacim alanına yanlışlıkla 2 yazmak 2 metreküp demek olur ve sonuç bin kat küçülür.
Santimetreküp için de dönüşüm önemlidir. Bir metreküp 1.000.000 santimetreküptür. 250 cm³ = 0,00025 m³ eder. Kütle 0,5 kg olduğunda yoğunluk 0,5 / 0,00025 = 2.000 kg/m³, yani 2 g/cm³ olur.
Hangi hacmi ölçüyorsunuz?
Bir cismin dış ölçülerinden bulunan hacimle katı malzemenin gerçek hacmi aynı olmayabilir. İçi boş bir kutunun dış hacmine göre hesaplanan ortalama yoğunluk, kutuyu oluşturan malzemenin yoğunluğunu vermez. Gözenekli veya boşluklu örneklerde hangi hacmin kullanıldığını açıkça belirtmek gerekir.
Örneğin ambalaj, hava boşluğu ve içerik birlikte tartılmışsa sonuç o bütünün ortalama kütle/hacim oranıdır. Araç boşlukları, ambalajı veya farklı malzemeleri ayıramaz. Ölçüm kapsamı belirsizse çok basamaklı bir sonuç da bu belirsizliği gidermez.
Yoğunluk malzemeyi kesin tanımlar mı?
Tek başına bir yoğunluk değeri, bir maddenin kimliğini kesin olarak belirlemez. Ölçüm koşulları, karışım yapısı, sıcaklık ve kullanılan hacim tanımı sonucu etkileyebilir. Bu araç malzeme veri tabanı veya laboratuvar tanı aracı değildir; girilen iki büyüklüğün bölümünü hesaplar.
Bu nedenle örnekteki 1.000 kg/m³ sonucunu belirli bir maddenin her koşuldaki kesin değeri gibi kullanmayın. Bir referans yoğunlukla karşılaştırma yapıyorsanız kaynakta belirtilen koşullar ve ölçüm belirsizliği de karşılaştırmanın parçasıdır.
Sıfır ve ölçüm hassasiyeti
Hacim sıfır olamaz; sıfıra bölme tanımsızdır. Kütle sıfır girildiğinde pozitif hacim için matematiksel sonuç sıfırdır, ancak gerçek bir cismin ölçümünde sıfır okuma cihazın sınırı veya veri eksikliği anlamına da gelebilir. Araç bu fiziksel nedeni belirlemez.
Çok küçük hacimlerde ufak ölçüm hataları yoğunluğu belirgin değiştirebilir. Hacmi birkaç ondalık basamağa erkenden yuvarlamak yerine ölçümünüzün desteklediği değeri kullanın. Sonuçtaki basamak sayısını, cihazın hassasiyeti hakkında yeni bir kanıt gibi yorumlamayın.
Hesabı ters yönden kontrol edin
Bulduğunuz yoğunluğu hacimle çarptığınızda kütleye dönmelisiniz. Örnekte 1.000 kg/m³ × 0,01 m³ = 10 kg olur. Bu işlem birimlerin de sadeleştiğini gösterir. g/cm³ karşılığı için kg/m³ sonucunu 1.000’e bölün; ters yönde 1.000 ile çarpılır.
Kütle, hacim ve yoğunluğu bir arada kaydedin. Sonuç “800” gibi birimsiz paylaşılırsa kilogram/metreküp mü, gram/santimetreküp mü olduğu anlaşılmaz. Hangi hacim tanımını kullandığınızı eklemek, hesabı başka biri için yeniden yapılabilir hale getirir.
Örneğin iki ölçümde de aynı kabın boş ağırlığını düşürdüğünüzden emin olun. Kapla birlikte tartılan toplamı yalnızca içindeki sıvının hacmine bölmek, sıvının yoğunluğunu olduğundan büyük gösterebilir.