Ağırlık sözcüğü, günlük yaşamda genellikle doğru biçimde kullanılmaz. Sözgelimi bir alüminyum tava, bir altın yüzükten çok daha ağırdır; ama altının alüminyumdan daha ağır olduğundan söz edilir. Önemli olan, eşit hacimdeki maddelerin ağırlıklarının
karşılaştırılmasıdır. Standart hacimdeki bir maddenin kütlesine “yoğunluk” denir. Yoğunluğun gerçek değeri, seçilen kütle ve hacim birimlerine bağlıdır. Sözgelimi, demirin yoğunluğu, metrik sistemde 7,9 gram/cm3'tür. Yoğunluğu ölçmenin başka bir yolu da, belirli hacimdeki bir madde kütlesini, aynı hacimdeki su kütlesiyle karşılaştırmaktır. Bu yolla ölçülen yoğunluğa, “özgül ağırlık” denir. İki kütle birbirine oranlandığı için, sonuç boyutsuzdur (Bk. BOYUTLAR VE BOYUT ANALİZİ). Demirin özgül ağırlığı 7,9'dur. Suyun 1 cm3'ünün 1 gram olduğu düşünülürse, demirin yoğunluğu ile özgül ağırlığının, sayısal olarak aynı olduğu görülür.
Özgül ağırlığın pratik yararı, ilk kez ARKHİMEDES tarafından gösterilmiştir. Söylentiye göre, LÖ. III. yüzyılda Sicilya kralı Hieron, Arkhimedes'ten, kuyumcunun altın tacına gümüş karıştırıp karıştırmadığını bulmasını istemiştir. Arkhimedes soruya yanıt ararken, banyodan dışarı taşan suyun hacminin, kendi bedeninin hacmine eşit olduğunu fark etmiş ve eşit ağırlıklarda altın ile gümüş suya batırılınca, daha yoğun olan altının, daha az hacimde su taşıracağını düşünmüştür. Böylece, taçla eşit ağırlıkta altın alıp suya daldırmış ve tacın daha fazla su taşırdığını göstererek, kuyumcunun hile yaptığını kanıtlamıştır.
Sıvıların özgül ağırlıklarının ölçülmesi: Arkhimedes ayrıca, bir sıvı içine batırılan cismin, taşırdığı sıvının ağırlığına eşit bir kuvvetle yukarı doğru itildiğini de bulmuştur. Buna «Arkhimedes ilkesi» denir. Sıvıdan daha yoğun olan bir kütle, ağırlığından daha az bir kaldırma kuvvetiyle itileceğinden, batar. Daha az yoğun bir cisimse, sıvı içinde, itme kuvveti ile kendi ağırlığının dengeleneceği bir noktaya kadar batar ve bir bölümü sıvı üstünde kalarak yüzer. Bu örnek, sıvıların özgül ağırlığının ölçümünde kullanılan areometre aygıtının temel ilkesini gösterir. Aygıt, dibine kurşun yerleştirilmiş, üstü dar bir boru biçiminde olan bir cam kaptan oluşur. Dar uç, sıvı yüzeyinin üstüne çıkar. Areometre, değişik sıvılarda yüzmeye bırakıldığında, kendi ağırlığına eşit ağırlıkta sıvıyla yer değiştireceğinden, bu sıvının hacmi, doğrudan doğruya areometrenin özgül ağırlığına bağlıdır. Areometrenin dar ucundaki su düzeyi, yüzmekte olduğu derinliği belirtir. Bu da, yer değiştiren sıvının hacmine bağlıdır.
Areometrenin dar ucu, sıvının özgül ağırlığına göre ölçeklendirilerek, ölçüm kolaylaştırılabilir.
Uygulamada areometreler, genellikle içine sıvı emilen ikinci bir cam kap içinde yüzdürülürler. Bu durumda, hem sıvı düzeyi daha kolay izlenebilir, hem de ölçme işi için az miktarda sıvı yeterli olur. Areometrelerin en yararlı olduğu alanlardan biri, kurşun asitli akümülatörlerin elektrolit yoğunluğunun ölçülmesidir. Akümülatör tam dolu olduğunda, elektrolit yoğunluğu 1,28'dir. Akü boşaldıkça, bu miktar azalır. Areometreler ayrıca, alkollü içkilerde mayalanma sonucu oluşan alkol arılığını ölçmede de kullanılırlar. Çözeltideki şeker alkole dönüştükçe, içkinin özgül ağırlığı düşer.
Buhar yoğunluğu: Gazların ve buharların yoğunluğu, katı ve sıvılarınkinden yaklaşık bin kez azdır. Dolayısıyle, gaz ve sıvıların ölçülmesi, duyarlı teknikler gerektirir. Normal keşullarda (oda sıcaklığı ve basıncında) sıvı halde bulunan maddelerin buhar yoğunluklarının ölçülmesi, maddenin molekül ağırlığına ilişkin sonuçlar verdiğinden, Özellikle kimyada büyük Önem taşır. Bu amaçla yararlanılan yöntemlerden biri, havası alınmış iki kabı, bir buhar ortamında dengelemektir. Daha sonra, kaplardan birinde bir delik açılarak, buharın bu kaba kaldırma kuvveti uygulaması engellenir. Böylece denge bozulacağından, buharın kaldırma kuvvetiyle Öteki kap yükselir. Bu kaldırma kuvveti, delik kaptaki buharın ağırlığına eşittir. Kaldırma kuvveti ve kabın hacminden yararlanılarak, buharın yoğunluğu hesaplanır.


Kaynak:4-cilt:6

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »