密度






量筒中有不同顏色、不同密度的不相溶液體


密度是指一物質單位體積下的質量,常用希臘字母ρ或是英文字母D表示。在數學上,密度定義為質量除以體積的商 。及物體的質量與體積的【比值】v[1]


ρ=mVdisplaystyle rho =frac mVrho =frac mV

其中ρ為密度,m為質量,V為體積。


有時(例如美國的石油業或天然氣產業)會將密度定義為單位體積的重量[2],不過在科學上是不精確的,此物理量應稱為比重量。




目录





  • 1 定义


  • 2 公式的变形——质量方程式


  • 3 单位


  • 4 特性


  • 5 密度及比容


  • 6 水的密度


  • 7 常见物质密度列表


  • 8 相關條目


  • 9 参考




定义


密度是单位体积的物质具有的质量,即


ρ=dmdVdisplaystyle rho =frac mathrm d mmathrm d Vrho =frac mathrm d mmathrm d V

式中,mdisplaystyle mm为物体的质量,Vdisplaystyle VV为体积。对于质量分布均匀的物质,密度公式可简化为初等数学形式



ρ=mVdisplaystyle rho =frac mVrho =frac mV

另外,密度還有一個定義,即:質量與體積的"比值"。



公式的变形——质量方程式


根据密度的定义式



ρ=dmdVdisplaystyle rho =frac mathrm d mmathrm d Vrho =frac mathrm d mmathrm d V

经变形,可以得到



m=∫ρ(V)dVdisplaystyle m=int rho (V),mathrm d Vm=int rho (V),mathrm d V

上面的公式通常被称作质量方程。可以利用上式,并结合一些几何关系,从而求出自然界中任一物体的质量。该式适用于自然界中的任何物体或物质,且不受物质状态的影响。质量方程已经在凝聚态物理学、固体物理学、连续介质力学、流体力学等众多物理学分支的定量分析当中得到了广泛的应用。



单位


国际单位制中密度的单位是kg/m3,其它常用的单位有g/cm3,以及工程中常用的t/m3



特性


密度反映了物质本身的一种特性,它因此可以受到外界因素的影响。一般来讲,影响物质密度的主要物理量为压强和温度。
气体密度受压强和温度的影响比较明显,通常气体只给出标准状况下或者常温常压下的密度,其他状况下的密度可以通过气体的状态方程(例如理想气体状态方程或范德瓦尔斯方程)计算。
液体的密度主要取决于液体的组分,受温度的影响比较小(但有时也不能忽略)。很高的压强也会产生明显影响。
固体的密度受温度和压强影响而变化的特性类似于液体,且一般更不明显。


此外,还有其他可能影响物质密度的物理因素,比如磁场、电场等。在此不再赘述。



密度及比容


比容(specific volume)是一物質單位質量下的體積,是密度的倒數:



 v=Vm =ρ−1displaystyle v=frac Vm =rho ^-1 v=frac Vm =rho ^-1

在熱力學中常用比容來描述一系統的特性,比容和密度都是內含性質,不隨物質的量而變化。



水的密度



































水的密度
温度 (°C)密度 (kg/m3)[3][4]
+100958.0966
+80971.7224
+60983.2106
+40992.2473
+30995.6783
+25997.0751
+22997.8003
+20998.2336
+15999.1285
+10999.7281
+4
999.9999985
0999.8675
−10998.1555
−20993.6829
−30984.5869

0 °C以下的密度值参看过冷水。


常见物质密度列表


下表中列出了部分均匀物质的密度。请注意,即使对于同一种物质,因为可能存在多种微观结构,也可能有不同的密度。对于某些混合物,因为采样的时间、地点不同,也可能有不同的数值(例如海水、汽油等)。下面的数据仅供粗略计算中参考。
































































物质密度(g/cm3
22.59
22.56
21.45
19.30
19.25
19.05
13.58
12.023
11.34
10.49
8.96
7.87
7.31

六氟化钨 (-9 C°)
4.560
4.507
钻石3.5
2.7
硫酸1.84
1.74
葡萄糖1.54
PET1.38

氧 (-182.9 C°)
1.025
海水1.025
1.000
聚丙烯0.946

冰 (0 C°)
0.917
乙醇0.789
汽油0.73
0.534

甲烷 (-162 C°)
0.423


相關條目


  • 比重


参考



  1. ^ The National Aeronautic and Atmospheric Administration's Glenn Research Center. Gas Density Glenn research Center. grc.nasa.gov. 


  2. ^ Density definition in Oil Gas Glossary. Oilgasglossary.com. [2010-09-14]. (原始内容存档于2010年8月5日). 


  3. ^ Lide, D. R. (Ed.) (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th Edn.). Boca Raton (FL):CRC Press


  4. ^ Water – Density and Specific Weight. Engineeringtoolbox.com. Retrieved on 2011-11-22


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