صيغة

على اليسار توجد كرة ، حجمها V يُعطى بالصيغة الرياضية V = 4 / 3 π r ^3. على اليمين يوجد مركب الأيزوبيوتان ، الذي صيغته الكيميائية (CH 3 ₎ 3 _CH .

في العلوم ، الصيغة هي طريقة مختصرة للتعبير عن المعلومات بشكل رمزي، كما في الصيغة الرياضية أو الصيغة الكيميائية . أما الاستخدام غير الرسمي لمصطلح الصيغة في العلوم فيشير إلى البنية العامة للعلاقة بين كميات معينة .

يمكن أن يكون جمع كلمة "formula" إما " formulas " (من صيغة الجمع الأكثر شيوعًا في اللغة الإنجليزية ) أو، بتأثير من اللغة اللاتينية العلمية ، "formulae " (من اللاتينية الأصلية ). ^{[ 2 ]}

في الرياضيات ، تشير الصيغة عمومًا إلى معادلة أو متباينة تربط تعبيرًا بآخر، وأهمها النظريات الرياضية . على سبيل المثال، يتطلب تحديد حجم الكرة قدرًا كبيرًا من حساب التكامل أو نظيره الهندسي ، طريقة الاستنفاد . ^{[ 3 ]} ومع ذلك، بعد القيام بذلك مرة واحدة بدلالة أحد المعاملات ( نصف القطر على سبيل المثال)، توصل علماء الرياضيات إلى صيغة لوصف حجم الكرة بدلالة نصف قطرها.

${\displaystyle V={\frac {4}{3}}\pi r^{3}.}$

بعد الحصول على هذه النتيجة، يمكن حساب حجم أي كرة بشرط معرفة نصف قطرها. لاحظ هنا أن الحجم V ونصف القطر r يُعبَّر عنهما بأحرف مفردة بدلًا من كلمات أو عبارات. هذا الاصطلاح، وإن كان أقل أهمية في الصيغ البسيطة نسبيًا، يُتيح للرياضيين التعامل بسرعة أكبر مع الصيغ الأكبر والأكثر تعقيدًا. ^{[ 4 ]} غالبًا ما تكون الصيغ الرياضية جبرية أو تحليلية أو بصيغة مغلقة . ^{[ 5 ]}

في سياق عام، غالبًا ما تمثل الصيغ نماذج رياضية لظواهر العالم الحقيقي، وعلى هذا النحو يمكن استخدامها لتقديم حلول (أو حلول تقريبية) لمشاكل العالم الحقيقي، مع كون بعضها أكثر عمومية من غيرها. على سبيل المثال، الصيغة

${\displaystyle F=ma}$

يُعدّ هذا تعبيرًا عن قانون نيوتن الثاني ، وهو قابل للتطبيق على نطاق واسع من الحالات الفيزيائية. ويمكن ابتكار صيغ أخرى، مثل استخدام معادلة منحنى الجيب لنمذجة حركة المد والجزر في خليج ، لحلّ مشكلة معينة. وفي جميع الأحوال، تُشكّل الصيغ أساسًا للحسابات.

تختلف التعابير عن الصيغ الرياضية في أنها لا تحتوي عادةً على علاقات مثل المساواة (=) أو عدم المساواة (<). تشير التعابير إلى كائن رياضي ، بينما تشير الصيغ الرياضية إلى عبارة تتعلق بكائنات رياضية. ^{[ 6 ] [ 7 ]} وهذا مشابه للغة الطبيعية، حيث تشير العبارة الاسمية إلى كائن، وتشير الجملة الكاملة إلى حقيقة. على سبيل المثال،${\displaystyle 8x-5}$هو تعبير، بينما${\displaystyle 8x-5\geq 3}$هي صيغة.

مع ذلك، في بعض مجالات الرياضيات، وخاصة في الجبر الحاسوبي ، تُعتبر الصيغ تعبيرات يمكن تقييمها لتكون صحيحة أو خاطئة ، وذلك بناءً على القيم المُعطاة للمتغيرات الواردة في التعبيرات. على سبيل المثال${\displaystyle 8x-5\geq 3}$تأخذ القيمة خطأ إذا كانت قيمة x أقل من 1، والقيمة صحيح في غير ذلك. (انظر التعبير المنطقي )

في الكيمياء الحديثة ، تُعدّ الصيغة الكيميائية طريقةً للتعبير عن معلومات حول نسب الذرات التي تُكوّن مُركّبًا كيميائيًا مُعيّنًا ، وذلك باستخدام سطر واحد من رموز العناصر الكيميائية والأرقام ، وأحيانًا رموز أخرى، مثل الأقواس والمعقوفات وعلامات الجمع (+) والطرح (-). ^{[ 9 ]} على سبيل المثال، H₂O _هي الصيغة الكيميائية للماء ، وتُحدّد أن كل جزيء يتكوّن من ذرتي هيدروجين (H) وذرة أكسجين واحدة (O). وبالمثل، يُشير ^O⁻³ _إلى جزيء الأوزون الذي يتكوّن من ثلاث ذرات أكسجين ^{[ 10 ]} وشحنة سالبة صافية .

${\displaystyle {\ce {H-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-{\overset {\displaystyle H \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle H}{C}}}-H}}}$

الصيغة البنائية للبيوتان . توجد ثلاثة أنواع شائعة من الصيغ الكيميائية غير التصويرية لهذا الجزيء :

• الصيغة التجريبية C ₂ H ₅
• الصيغة الجزيئية C ₄ H ₁₀ و
• الصيغة المكثفة (أو الصيغة شبه البنائية ) CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ .

تحدد الصيغة الكيميائية كل عنصر مكون من خلال رمزه الكيميائي ، وتشير إلى العدد النسبي لذرات كل عنصر.

في الصيغ التجريبية ، تبدأ هذه النسب بعنصر أساسي، ثم تُحدد أعداد ذرات العناصر الأخرى في المركب كنسب إلى ذلك العنصر الأساسي. بالنسبة للمركبات الجزيئية، يمكن دائمًا التعبير عن هذه النسب بأعداد صحيحة. على سبيل المثال، يمكن كتابة الصيغة التجريبية للإيثانول _C₂H₆O ، ^[ ₁₁ ^{] لأن جزيئات الإيثانول تحتوي جميعها على} ذرتي كربون، وست ذرات هيدروجين، وذرة أكسجين واحدة. مع ذلك، لا يمكن كتابة بعض أنواع المركبات الأيونية بصيغ تجريبية تحتوي على أعداد صحيحة فقط. ومن الأمثلة على ذلك كربيد البورون ، الذي صيغته CBₙ _هي نسبة متغيرة غير عددية، حيث تتراوح قيمة n من أكثر من 4 إلى أكثر من 6.5.

عندما يتكون المركب الكيميائي ذو الصيغة من جزيئات بسيطة ، غالبًا ما تستخدم الصيغ الكيميائية طرقًا للإشارة إلى بنية الجزيء. توجد أنواع عديدة من هذه الصيغ، منها الصيغ الجزيئية والصيغ المكثفة . تُعدد الصيغة الجزيئية عدد الذرات لتعكس عددها في الجزيء، لذا فإن الصيغة الجزيئية للجلوكوز هي _{C₆H₁₂O₆} بدلًا من صيغته الأولية CH₂O . _{باستثناء المواد البسيطة جدًا، تفتقر الصيغ الكيميائية} الجزيئية عمومًا إلى المعلومات البنيوية اللازمة، وقد تكون غامضة في بعض الأحيان _.

الصيغة البنائية هي رسم يوضح موقع كل ذرة، والذرات التي ترتبط بها.

في مجال الحوسبة ، تصف الصيغة عادةً عملية حسابية ، مثل الجمع، تُجرى على متغير واحد أو أكثر. وغالبًا ما تُقدّم الصيغة ضمنيًا في شكل تعليمات حاسوبية ، مثل:

درجة مئوية = (5/9)*( درجة فهرنهايت  - 32)

في برامج جداول البيانات الحاسوبية، يمكن كتابة صيغة توضح كيفية حساب قيمة خلية ما ، ولتكن A3 ، على النحو التالي:

=A1+A2

حيث تشير A1 و A2 إلى خليتين أخريين (العمود A، الصف 1 أو 2) داخل جدول البيانات. هذا اختصار للصيغة الورقية A3 = A1 + A2 ، حيث يتم حذف A3 ، اصطلاحًا، لأن النتيجة تُخزّن دائمًا في الخلية نفسها، مما يجعل ذكر الاسم غير ضروري.

تتطلب الصيغ المستخدمة في العلوم في أغلب الأحيان اختيار وحدات القياس. ^{[ 12 ]} تُستخدم الصيغ للتعبير عن العلاقات بين كميات مختلفة، مثل درجة الحرارة والكتلة والشحنة في الفيزياء؛ والعرض والربح والطلب في الاقتصاد؛ أو مجموعة واسعة من الكميات الأخرى في التخصصات الأخرى.

من الأمثلة على الصيغ المستخدمة في العلوم صيغة بولتزمان للإنتروبيا . في الديناميكا الحرارية الإحصائية ، هي معادلة احتمالية تربط إنتروبيا الغاز المثالي (S) بالكمية (W) ، وهي عدد الحالات المجهرية المقابلة لحالة عيانية معينة .

${\displaystyle S=k\cdot \ln W}$

حيث k هو ثابت بولتزمان ، ويساوي1.380 649 × 10 ⁻²³  J⋅K ⁻¹ ، و W هو عدد الحالات المجهرية المتوافقة مع الحالة العيانية المعطاة .

• محرر الصيغ
• وحدة الصيغة
• القانون (الرياضيات)
• الترميز الرياضي
• القانون العلمي
• الرمز الكيميائي
• نظرية
• تركيبة جيدة التكوين