Yoğunluk, bir maddenin birim hacminin kütlesidir. Yani, bir maddenin ne kadar "sıkışık" veya "ağır" olduğunu anlamamızı sağlayan bir özelliktir. Aynı hacme sahip pamuk ve demiri düşünelim. Demir, pamuktan çok daha ağırdır. Bunun sebebi, demirin yoğunluğunun pamuğun yoğunluğundan çok daha fazla olmasıdır.
Yoğunluğu hesaplamak için iki bilgiye ihtiyacımız vardır:
Yoğunluk (d), kütlenin hacme bölünmesiyle bulunur. Bunu bir formülle ifade edebiliriz:
Yoğunluk (d) = Kütle (m) / Hacim (V)
Matematiksel olarak şöyle yazarız: \( d = \frac{m}{V} \)
Yoğunluğun birimi genellikle g/cm³ (gram bölü santimetreküp) veya g/mL (gram bölü mililitre) olarak kullanılır.
Elimizde kütlesi 30 gram, hacmi 10 cm³ olan bir taş parçası olsun.
Yoğunluk (d) = Kütle / Hacim = 30 g / 10 cm³ = 3 g/cm³
Bu, taşın her bir santimetreküpünün 3 gram geldiği anlamına gelir.
Yoğunluk, maddeleri birbirinden ayırt etmemize yardımcı olur. Örneğin, altının yoğunluğu yaklaşık 19 g/cm³ iken, alüminyumun yoğunluğu yaklaşık 2,7 g/cm³'tür. Bu yüzden aynı büyüklükteki bir altın külçesi, bir alüminyum külçesinden çok daha ağır olacaktır.
Soru 1: Bir maddenin birim hacminin kütlesine yoğunluk denir. Ayşe, laboratuvarda eşit hacimli iki farklı sıvıyı tartıyor. Birinci sıvının kütlesi 40 gram, ikinci sıvının kütlesi ise 25 gram geliyor. Buna göre, bu iki sıvı ile ilgili aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
a) Birinci sıvının yoğunluğu daha büyüktür.
b) İkinci sıvının hacmi daha fazladır.
c) İkinci sıvı suda yüzer.
d) Birinci sıvının rengi daha koyudur.
Cevap: a) Birinci sıvının yoğunluğu daha büyüktür.
Çözüm: Hacimleri eşit olduğu için kütlesi büyük olan sıvının yoğunluğu da büyük olur. Yoğunluk = Kütle / Hacim formülüne göre, hacim sabitken kütle arttıkça yoğunluk artar.
Soru 2: Bir öğrenci, kenar uzunluğu 5 cm olan küp şeklindeki katı bir cismin kütlesini 200 gram olarak ölçüyor. Bu cismin yoğunluğu kaç g/cm³'tür? (Küpün hacmi = Kenar x Kenar x Kenar)
a) 0.8
b) 1.6
c) 2.5
d) 4
Cevap: b) 1.6
Çözüm: Önce cismin hacmini bulalım: Hacim = 5 cm x 5 cm x 5 cm = 125 cm³. Yoğunluk = Kütle / Hacim formülünden, Yoğunluk = 200 g / 125 cm³ = 1,6 g/cm³ olur.
Soru 3: Aşağıdaki tabloda K, L ve M maddelerinin kütle ve hacim değerleri verilmiştir.
Madde Kütle (g) Hacim (cm³)
K 120 60
L 150 50
M 100 40
Buna göre, bu maddelerin yoğunlukları ile ilgili aşağıdaki sıralamalardan hangisi doğrudur?
a) K > L > M
b) L > M > K
c) M > L > K
d) L > K > M
Cevap: b) L > M > K
Çözüm: Yoğunlukları hesaplayalım. K: 120/60 = 2 g/cm³, L: 150/50 = 3 g/cm³, M: 100/40 = 2,5 g/cm³. Büyükten küçüğe sıralama: 3 > 2,5 > 2 yani L > M > K.
Soru 4: Yoğunluğu 0,8 g/cm³ olan bir tahta parçası ve yoğunluğu 2,7 g/cm³ olan bir alüminyum külçe suya bırakılıyor. Suyun yoğunluğu 1 g/cm³ olduğuna göre, bu maddelerin sudaki durumu için ne söylenebilir?
a) İkisi de suda yüzer.
b) İkisi de suda batar.
c) Tahta yüzer, alüminyum batar.
d) Alüminyum yüzer, tahta batar.
Cevap: c) Tahta yüzer, alüminyum batar.
Çözüm: Bir maddenin suda yüzebilmesi için yoğunluğunun sudan (1 g/cm³) küçük olması gerekir. Tahtanın yoğunluğu (0,8) < 1 olduğu için yüzer. Alüminyumun yoğunluğu (2,7) > 1 olduğu için batar.
