คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมน้ำ 1 ลิตร ถึงมีน้ำหนักเท่ากับ 1 กิโลกรัม วันนี้ semih จะพาคุณมาคลายข้อสงสัยนี้กันว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ก่อนอื่นมาทำความเข้าใจกันก่อนว่า ความหมายของคำว่า ลิตร และกิโลกรัม นั้นแตกต่างกันอย่างไร
ลิตร (Liter) คือหน่วยวัดปริมาตร โดยปกติแล้วมักจะใช้ในการวัดปริมาตรของของเหลว แต่อย่างไรก็ตาม ทุกอย่างที่มีความจุสามารถบอกเป็นปริมาตรได้ทั้งนั้น ยกตัวอย่างเช่น
- กล่องใบนี้มีความจุ/ปริมาตรเท่าไหร่
- เครื่องซักผ้าเครื่องนี้บรรจุผ้าได้เท่าไหร่
- ถังใบนี้ใส่น้ำมันได้เท่าไหร่
กิโลกรัม (Kilogram) คือหน่วยวัดของน้ำหนัก โดยมันใช้เพื่อบ่งบอกว่าวัตถุต่างๆ นั้นหนักเท่าไหร่ ยกตัวอย่างเช่น
- น้ำหนักของชายคนนั้นเท่าไหร่
- ลูกบอลลูกนี้หนักเท่าไหร่
- รถยนต์คันนี้หนักเท่าไหร่
จากทั้งสองหน่วยวัดนี้เอง ลิตร ที่เป็นหน่วยวัดของปริมาตร (Volume) และกิโลกรัม ที่เป็นหน่วยวัดของมวลหรือน้ำหนัก (Mass) นั่นจึงทำให้เกิดสูตร ความหนาแน่น = มวล/ปริมาตร
d = m / v
โดย d คือความหนาแน่น มีหน่วยเป็น กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร m คือน้ำหนัก มีหน่วยเป็น กิโลกรัม และ v คือปริมาตร มีหน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตร
และเนื่องจากของเหลวแต่ละชนิด จะมีค่าของความหนาแน่นที่แตกต่างกัน ซึ่งน้ำบริสุทธิ์จะมีความหนาแน่นที่ประมาณ 1000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และเนื่องจาก 1 ลูกบาศก์เมตรเท่ากับ 1000 ลิตร นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมน้ำ 1 ลิตร จึงเท่ากับ 1 กิโลกรัม
เพื่อให้คุณเข้าใจมากขึ้น มาดูการเปรียบเทียบระหว่างน้ำกับทองคำ ดังรูปต่อไปนี้
จากรูปภาพด้านบน สมมติว่าเรามีลูกของทองคำ และลูกของน้ำขนาดเท่ากับลูกบอลมาตรฐานเบอร์ 5 นั่นก็คือ 21.5 เซนติเมตร ซึ่งจะมีปริมาตร 6,795 ลูกบาศก์เซนติเมตร ดังนั้น เราจะหานำหนักของทองคำและน้ำ ที่มีขนาดเท่าลูกบอล จากสูตรที่เรามีคือ
d = m / v
และเนื่องจากในตอนนี้เรารู้ความหนาแน่นและปริมาตร และเราต้องการหาน้ำหนัก ทำได้เราแปลงสูตรได้เป็น
m = d × v
เนื่องจากในการคำนวณเราต้องแปลงหน่วยให้อยู่ใน SI unit ก่อน เพื่อนำไปแทนค่าลงในสูตร จะได้
ความหนาแน่นของทองคำ 19.32 g/cm3 = 19320 kg/m3
ความหนาแน่นของน้ำ 1 g/cm3 = 1000 kg/m3
ปริมาตรของทองคำและน้ำ 6795 cm3 = 0.006795 m3
คำนวณน้ำหนักของทองคำ m = 19320 kg/m3 * 0.006795 m3 = 131.2794 kg
คำนวณน้ำหนักของน้ำ m = 1000 kg/m3 * 0.006795 m3 = 6.795 kg
ดังนั้น ทองคำจะมีนำหนัก 131 กิโลกรัม และน้ำจะมีน้ำหนัก 6.78 กิโลกรัม ในปริมาตรที่เท่ากัน (เท่าลูกฟุตบอล) จะเห็นว่าทองคำมีน้ำหนักมากกว่าน้ำในปริมาตรหรือขนาดที่เท่ากัน นั่นเป็นเพราะว่าความหนาแน่นของน้ำและทองคำแตกต่างกันนั่นเอง
และนี่เป็นตารางการเปรียบเทียบความหนาแน่นและน้ำหนักของของเหลว ของแข็ง และก๊าซชนิดต่างๆ ในอุณหภูมิห้อง
| สสาร | ความหนาแน่น | น้ำหนักที่ปริมาตร 1 ลูกบากศ์เมตร | น้ำหนักที่ปริมาตร 1 ลิตร (1/1000) |
| น้ำบริสุทธิ | 1000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | 1000 กิโลกรัม | 1 กิโลกรัม |
| น้ำทะเล | 1025 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | 1025 กิโลกรัม | 1.025 กิโลกรัม |
| น้ำมันมะกอก | 800 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | 800 กิโลกรัม | 0.8 กิโลกรัม |
| น้ำมันสน | 870 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | 870 กิโลกรัม | 0.87 กิโลกรัม |
| กลูโคส | 1350 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | 1350 กิโลกรัม | 1.35 กิโลกรัม |
| ทองคำ | 19320 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร | 19320 กิโลกรัม | 19.32 กิโลกรัม |
จากตาราง จะสังเกตได้ว่าของเหลวหรือสสารต่างๆ นั้นมีความหนาแน่นที่แตกต่างกัน นั่นหมายความว่าในปริมาตรที่เท่ากัน สสารที่มีความหนาแน่นมากกว่า จะมีน้ำหนักมากกว่านั่นเอง
นั่นจึงเป็นคำตอบว่าทำไม น้ำ 1 ลิตรเท่ากับ 1 กิโลกรัม ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว การแปลงหน่วยการวัดจากหน่วยหนึ่งไปเป็นอีกหน่วยนั้น จะสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อมันมีสมการความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยเหล่านี้ ยกอย่างเช่น สมการ d = m / v นี่เอง และตัวอย่างสำหรับสิ่งที่คุณไม่สามารถทำได้ก็คือ เช่น น้ำ 1 ลิตรเท่ากับกี่เมตร หรือน้ำ 1 ลิตรเท่ากับกี่วินาที เนื่องจากไม่มีสมการความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยการวัดเหล่านี้
