أدوات قياس الحجم : الصلبة والسائلة والغازية

عندما تخبز كعكة وتحتاج إلى كوب دقيق، أو تملأ خزان سيارتك بالبنزين، أو تحضر محلولاً في المختبر، فإنك تحتاج إلى قياس الحجم بدقة. لكن أدوات قياس الحجم تختلف حسب نوع المادة: الأجسام الصلبة، والسوائل، والغازات. في هذا الدليل، سنتعرف على أبرز الأدوات المستخدمة في كل حالة، وكيفية استخدامها بشكل صحيح.

أدوات قياس حجم الأجسام الصلبة

تختلف طريقة قياس حجم الأجسام الصلبة باختلاف شكلها: منتظم (مكعب، كرة، أسطوانة) أو غير منتظم (صخرة، عملة معدنية، مفتاح).

1. الأجسام الصلبة المنتظمة (Regular Solids)

إذا كان للجسم شكل هندسي منتظم، يمكن حساب حجمه باستخدام قوانين الرياضيات بعد قياس أبعاده باستخدام المسطرة أو الفرجار (Vernier Caliper):

• المكعب ومتوازي المستطيلات: الحجم = الطول × العرض × الارتفاع.
• الكرة: الحجم = (4/3) × π × (نصف القطر)³.
• الأسطوانة: الحجم = مساحة القاعدة × الارتفاع = π × (نصف القطر)² × الارتفاع.

2. الأجسام الصلبة غير المنتظمة (Irregular Solids)

أشهر طريقة لقياس حجم الأجسام غير المنتظمة هي طريقة إزاحة الماء (Water Displacement Method)، التي اكتشفها العالم أرخميدس. الخطوات:

• املأ المخبار المدرج (Graduated Cylinder) بكمية مناسبة من الماء وسجل قراءة الحجم الابتدائي (V₁).
• اغمر الجسم بالكامل في الماء (تأكد من غمره دون لمس الجدران). سيرتفع منسوب الماء.
• سجل قراءة الحجم النهائي (V₂).
• حجم الجسم = V₂ – V₁ (أي فرق القراءتين).

إذا كان الجسم يطفو على الماء (مثل الفلين)، يمكن استخدام مثقال (Sinker) لإغراقه، أو استخدام مخبار مدرج أوسع ودفعه للأسفل بقضيب رفيع.

أدوات قياس حجم السائل

هناك العديد من الأدوات لقياس أحجام السوائل، تختلف في الدقة والاستخدام حسب الحاجة.

1. المخبار المدرج (Graduated Cylinder)

أداة أسطوانية زجاجية أو بلاستيكية بقاعدة مسطحة، عليها تدريج بوحدة المليلتر (mL) أو اللتر (L). يستخدم لقياس أحجام السوائل بدقة مقبولة في المختبرات. لقراءة الحجم بشكل صحيح، يجب أن تكون العين على مستوى الغضروف المفصلي (Meniscus) (السطح المقعر للسائل).

2. السحاحة (Burette)

أنبوب زجاجي طويل مدرج، مزود بصنبور (محبس) في الأسفل. تستخدم في المعايرة (Titration) لقياس حجم السائل المضاف بدقة عالية جداً (حتى 0.05 مل). يتم تثبيتها على حامل، ويُضاف السائل منها قطرة قطرة حتى اكتمال التفاعل.

3. الماصة (Pipette)

أنبوب زجاجي ضيق يستخدم لسحب ونقل كميات محددة ودقيقة من السائل. أنواعها:

• الماصة الحجمية (Volumetric Pipette): تنقل حجماً واحداً محدداً بدقة (مثل 10 مل أو 25 مل).
• الماصة المدرجة (Graduated Pipette): تنقل أحجاماً متغيرة حسب التدريج.

4. الدورق الحجمي (Volumetric Flask)

دورق زجاجي ذو عنق طويل ضيق، عليه علامة واحدة تحدد حجماً معيناً (مثل 100 مل، 250 مل). يستخدم لتحضير محاليل بتركيزات دقيقة، حيث يذاب المادة ثم يكمل بالماء حتى العلامة.

5. الماصة الأوتوماتيكية (Micropipette)

أداة حديثة تستخدم في المختبرات المتطورة لسحب كميات صغيرة جداً (ميكرولتر – μL) بدقة عالية، خاصة في التحاليل البيولوجية والجزيئية.

6. أدوات منزلية (Measuring Cups & Spoons)

في المطبخ، نستخدم أكواب القياس (Measuring Cups) وملاعق القياس (Measuring Spoons) لقياس السوائل والمواد الجافة (مثل الدقيق والسكر). تختلف السعات حسب النظام (متري أو أمريكي).

أدوات قياس حجم الغاز

قياس حجم الغاز أكثر تعقيداً لأن الغازات تنتشر وتملأ أي وعاء. الطرق الأكثر شيوعاً تعتمد على إزاحة الماء (Water Displacement).

1. طريقة إزاحة الماء باستخدام المخبار المدرج

تستخدم لقياس حجم الغازات غير المنحلة في الماء (مثل الأكسجين، الهيدروجين، النيتروجين). الخطوات:

• املأ المخبار المدرج بالماء واقلبه رأساً على عقب في وعاء ماء.
• أدخل أنبوب توصيل الغاز أسفل فوهة المخبار.
• عند تدفق الغاز، يرتفع إلى أعلى المخبار ويحل محل الماء، وينخفض منسوب الماء.
• اقرأ حجم الغاز من تدريج المخبار.

2. مقياس الغاز (Gas Syringe)

حقنة زجاجية خاصة مزودة بمكبس متحرك. يُحقن الغاز فيها، ويُقرأ الحجم من التدريج الموجود على جسم الحقنة. تستخدم في التفاعلات التي تنتج كميات صغيرة من الغاز.

3. قياس الغاز بالبالون (Balloon Method)

طريقة تقريبية بسيطة:

• انفخ بالوناً بالغاز المراد قياسه (أو املأه من أسطوانة غاز).
• اربطه وأحسب حجمه إما بقياس قطره وحساب حجم الكرة (V = 4/3 π r³)، أو بغمره في وعاء ماء وقياس حجم الماء المزاح (الطريقة الأدق).

جدول مقارنة لأدوات قياس الحجم حسب الدقة

إذا كنت تعمل في المختبر أو تحتاج إلى أدوات قياس دقيقة، يمكنك زيارة متجر عالم الكيماويات للمواد الخام والكيماويات للحصول على احتياجاتك من المعدات والمواد الكيميائية.

المصادر والمراجع

اعتمدت في هذا الدليل على مصادر علمية موثوقة:

• Sciencing – “How To Measure The Volume Of A Solid Object” – تاريخ الاطلاع: أبريل 2026 – https://sciencing.com/measure-volume-solid-object-4963916.html
• Sciencing – “Types Of Liquid Measuring Devices” – تاريخ الاطلاع: أبريل 2026 – https://sciencing.com/types-liquid-measuring-devices-8469307.html
• wikiHow – “3 Ways to Measure Gas” – تاريخ الاطلاع: أبريل 2026 – https://www.wikihow.com/Measure-Gas

أسئلة شائعة حول أدوات قياس الحجم