มวลเทียบกับความหนาแน่น
มวลและความหนาแน่นเป็นคุณสมบัติทางกายภาพของสสารใดๆ และมีความสำคัญอย่างยิ่งไม่เพียงแต่กับสสารเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้งานและการประยุกต์ใช้ของมนุษย์ด้วย แม้ว่าจะมองเห็นคุณสมบัติทางกายภาพได้ง่าย เช่น ความยาว ความกว้าง และความสูงได้ง่ายกว่ามวลและความหนาแน่น แต่จริงๆ แล้วคุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญมากกว่าสำหรับสาร มวลสะท้อนถึงปริมาณของสิ่งของหรือวัสดุที่วัตถุประกอบด้วย ในขณะที่ความหนาแน่นสะท้อนถึงพื้นที่ที่สิ่งนี้ต้องการหรือเติมเต็ม แม้ว่าความแตกต่างระหว่างมวลและความหนาแน่นจะดูค่อนข้างเรียบง่ายและไม่เป็นอันตราย แต่ก็มีความแตกต่างเล็กน้อยที่จะกล่าวถึงในบทความนี้ด้วย
เราทุกคนรู้ดีว่าหินก้อนหนึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าก้อนกระดาษขนาดเดียวกัน นี่เป็นเพราะความหนักสัมพัทธ์ของวัตถุที่มีปริมาตรคงที่ แม้ว่าทั้งลูกกระดาษและก้อนหินจะมีปริมาตรเท่ากัน แต่หินก็หนักกว่ากระดาษ ความหนาแน่นยังหมายถึงว่าโมเลกุลของสารแน่นแค่ไหน เห็นได้ชัดว่าถ้วยที่ทำจากโฟมมีความหนาแน่นน้อยกว่าถ้วยที่ทำจากเซรามิก ตามคำจำกัดความที่ง่ายที่สุด ความหนาแน่นของวัสดุคือมวลต่อหน่วยปริมาตร
คุณต้องตระหนักถึงการเปรียบเทียบความหนาแน่นของสารกับความหนาแน่นของน้ำ เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำถูกนำมารวมเป็นหนึ่ง ดังนั้น วัตถุที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะจมลงในน้ำ ในขณะที่วัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำจะลอยอยู่บนนั้น ขอบคุณพระเจ้า น้ำมันมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ มิฉะนั้น น้ำมันที่รั่วไหลจากเรือบรรทุกจะจมลงในมหาสมุทร ฆ่าสัตว์น้ำทั้งหมด น้ำมันที่หกจะลอยอยู่บนน้ำ ซึ่งสามารถเก็บได้หลายวิธี
แนวคิดเรื่องความแตกต่างระหว่างมวลและความหนาแน่นนั้นช่วยได้มากในการอธิบายว่าเรือที่มีมวลมหาศาลลอยอยู่บนน้ำได้อย่างไร ไม่ว่าเรือจะใหญ่หรือหนักแค่ไหน เรือจะไม่จมตราบใดที่ความหนาแน่นน้อยกว่า 1.0 g/cc แม้ว่าเรืออาจมีเหล็กจำนวนมากในการก่อสร้าง ทำให้มีน้ำหนักมาก แต่ก็มีปริมาตรที่มากกว่า จึงรักษาความหนาแน่นให้ต่ำกว่า 1g/cc บังคับให้เรือลอยน้ำ
ทำไมคุณถึงคิดว่าหินหนืดถึงปากภูเขาไฟแล้ว? เพียงเพราะว่าส่วนผสมของหินหลอมเหลวนี้มีน้ำหนักเบากว่าหินที่อยู่รอบๆ หินหนืดจึงขึ้นมาและกระจายตัวออกจากภูเขาไฟในรูปของลาวา การประยุกต์ใช้มวลและความหนาแน่นที่น่าสนใจอย่างหนึ่งคือเห็นได้ในน้ำทะเล โดยที่น้ำที่ผิวน้ำจะอุ่นกว่าน้ำที่อยู่ด้านล่าง เพราะน้ำอุ่นจะเบากว่าน้ำเย็นจึงลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ
บางทีตัวอย่างที่ดีที่สุดของความแตกต่างระหว่างมวลและความหนาแน่นอาจใช้บอลลูนอากาศร้อนเป็นตัวอย่างได้ เมื่ออากาศร้อนขึ้น มันก็จะหนาแน่นน้อยลง และบอลลูนก็เริ่มลอยอยู่บนอากาศที่เย็นกว่า อากาศจะหนาแน่นขึ้นทันทีที่ความหนาแน่นของมันน้อยกว่าบรรยากาศ
โดยย่อ:
ความแตกต่างระหว่างมวลและความหนาแน่น
• ไม่จำเป็นต้องสับสนกับคำว่า มวล และ ความหนาแน่น และที่หนักกว่าหรือเบากว่าก็สะท้อนมวลหรือน้ำหนักของวัตถุเท่านั้น
• แนวคิดเรื่องความหนาแน่นบอกเราว่าวัสดุบรรจุอยู่ในหน่วยเนื้อที่เท่าไร จึงทำให้สารมีความหนาแน่นมากขึ้น
• สารที่มีความหนาแน่นมากกว่าจมอยู่ในน้ำ ในขณะที่สารที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำจะลอยอยู่บนน้ำ
• ความหนาแน่นของเรือขนาดใหญ่ แม้ว่าจะมีเหล็กจำนวนมากเข้าไปทำให้มันยังคงน้อยกว่า 1g/cc ทำให้ลอยน้ำได้