Madde ve Özellikleri

Bir sünger küp ile aynı boyuttaki demir küp masada eşit yer kaplayabilir; onları kaldırdığında aynı kütlede olmadıklarını anlarsın. Cismin dışarıdan görünen büyüklüğü hacim, kütlesi ise bundan ayrı bir niceliktir. Bu ikisi arasındaki ilişkiyi kurmak için eşit hacimleri karşılaştırırız.

Sabit sıcaklık ve basınçta homojen bir maddenin birim hacminin kütlesine özkütle denir: $\displaystyle d=m/V$. Hacmi iki katına çıkan aynı maddenin kütlesi de iki katına çıkar; oran sabit kalır. Özkütle “cismin toplam ağırlığı” değil, kütlenin hacme nasıl dağıldığını anlatır.

Küpün hacmi $\displaystyle a^3$, dikdörtgenler prizmasının $\displaystyle abc$, silindirin $\displaystyle \pi r^2h$, kürenin $\displaystyle 4\pi r^3/3$ olur. Düzgün biçimli olmayan, suda çözünmeyen ve suyla tepkime vermeyen bir katı tamamen batırıldığında dereceli kaptaki hacim artışı cismin hacmini verir. İçine su dolan boşluklar ayrıca düşünülmelidir.

$\displaystyle 1\,\mathrm{mL}=1\,\mathrm{cm^3}$ ve $\displaystyle 1\,\mathrm L=1\,\mathrm{dm^3}$ olur. 80 g kütleli bir cisim suyu 40 mL’den 50 mL’ye yükseltiyorsa hacmi 10 cm³, özkütlesi 8 g/cm³’tür. $\displaystyle 1\,\mathrm{g/cm^3}=1000\,\mathrm{kg/m^3}$ dönüşümünde hem kütle hem hacim birimi değişir.

Yatay eksene hacmi, düşey eksene kütleyi koyarsak aynı koşullardaki homojen madde için $\displaystyle m=dV$ doğrusu elde edilir. Doğru üzerindeki iki nokta arasında $\displaystyle \Delta m/\Delta V$ oranı özkütledir. Aynı eksen ölçeklerinde daha dik doğru daha büyük özkütleyi gösterir.

Çizimde 10 cm³ için 20 g, 20 cm³ için 40 g okunur; her iki ölçümde oran 2 g/cm³’tür. Buna karşılık özkütle–kütle ve özkütle–hacim grafikleri, madde ve koşullar aynı kaldığında yataydır. Bir parçayı ikiye bölmek onun özkütlesini yarıya indirmez.