قانون الحجم والكتلة

الحجم

الحجم مقدار فيزيائي يقيس الحيّز الذي يشغله الجسم، والحجم مقياس ثلاثي الأبعاد، للأجسام الحقيقيّة والوهميّة، ويعتبر الحجم من خواص المادّة المستقلّة، ولا يرتبط الحجم بقياس الوزن أو الكتلة، ويقاس الحجم بوحدات خاصّة ومختلفة منها: المتر المكعّب، والسنتيمتر المكعّب، وفي أمريكا وبريطانيا تستخدم وحدات: الياردة، والقدم المكعّب، والإنش المكعّب، ولقياس حجم السوائل تستخدم وحدة اللتر، والغالون، والملليلتر، ويمكن قياس أحجام الأجسام الصلبة المنتظمة باستخدام قوانين رياضيّة معروفة، وتقاس أحجام الأجسام غير المنتظمة بوضعها في الماء، ومعرفة حجم الحيّز الذي شغلته، كما يتبع قياس حجم الغازات لقوانين رياضيّة، وتختلف باختلاف الظروف.ولقياس حجوم بعض الأشكال المنتظمة، تستخدم القوانين الرياضيّة الآتية:

• حجم المكعّب = طول الضلع * 3
• حجم متوازي المستطيلات = الطول * العرض * الارتفاع
• حجم الهرم = (مساحة القاعدة / 3) * الارتفاع

الكتلة

الكتلة مقدار فيزيائي كمّي، يعبّر عن مقدار ما يحتويه الجسم من مادّة، ويختلف مفهوم الكتلة عن مفهوم الوزن، وتعتبر الكتلة من خصائص المادّة الثلاثة، وهي خاصيّة مستقلّة، وتقاس الكتلة بوحدات: الغرام، والكيلوغرام، والرطل، والأوقيّة، والطن، ويشار للكتلة بأنّها الوزن في الحياة العاديّة، دون ملاحظة الفرق الفيزيائي بينهما، فالوزن مقدار متغيّر بفعل الزمان والمكان، بينما الكتلة مقدار ثابت، لا يفنى ولا يمكن استحداثه، ولمعرفة كتلة شيء ما، يجب معرفة كتلة القوّة الجاذبة له، ولا يُعتمد على الوزن في معرفة الكتلة في جميع الحالات.

قانون الكتلة والحجم

لا يوجد ارتباط بين الكتلة والحجم، فكلّ منهما خاصيّة مستقلّة من خواص المادة، فالحجم هو الحيّز الذي يشغله الجسم، والكتلة هي مقدار المادّة في جسم معين، ولكن يرتبط كلّ من الكتلة والحجم بمقدار الكثافة، وقانون الكثافة هو القانون الرابط بين الحجم والكتلة، والكثافة هي مقدار فيزيائي كمّي، وتعبّر الكثافة عن كتلة وحدة الحجوم من المادة، ويمكن التعبير عن الكثافة رياضيّاً بأنّها حاصل قسمة الكتلة على الحجم، حيث ترتبط الكثافة بعلاقة طرديّة مع الكتلة (زيادة الكتلة تزيد الكثافة)، بينما ترتبط بعلاقة عكسيّة مع الحجم (بزيادة الحجم تقلّ الكثافة)، وتقاس الكثافة بوحدة الكيلوغرام لكلّ متر مكعّب (كغم/م3)، كما تتغيّر الكثافة بتغيّر الضغط ودرجة الحرارة، فتزيد الكثافة بزيادة الضغط، وتقلّ بزيادة درجة الحرارة، كما تختلف كثافة المواد الصلبة والسائلة عن المواد الغازيّة، فالمواد الغازية تتأثّر كثافتها بالضغط ودرجة الحرارة بشكل كبير، على عكس المواد الصلبة والسائلة، والتي يكون التغيّر فيها طفيفاً.

قوانين رياضية

• الكثافة = الكتلة / الحجم.
• الكتلة = الكثافة * الحجم.
• الحجم = الكتلة / الكثافة.
• مثال توضيحي: احسب حجم شكل منتظم من الزجاج، كتلته 0.5 كيلو غرام، علماً بأنّ كثافة الزجاج تساوي 2.5 كغم/م3.

الحل: الكتلة = الكثافة * الحجم