密度 是指一物质单位体积 下的质量 ,常用希腊字母ρ 或是英文字母D (Density )表示。在数学上,密度定义为质量除以体积的商 。即物体的质量与体积的比值 [ 1] :
ρ
=
m
V
{\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}
Quick Facts 密度, 常见符号 ...
密度 常见符号
ρ 国际单位 kg/m3 量纲
L
−
3
M
{\displaystyle {\mathsf {L}}^{-3}{\mathsf {M}}}
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量筒 中有不同颜色、不同密度的不相溶液体
其中ρ 为密度,m 为质量,V 为体积。
有时(例如美国的石油业或天然气产业)会将密度定义为单位体积的重量 [ 2] ,不过在科学上是不精确的,此物理量应称为比重量 。
密度是单位体积 的物质具有的质量 ,即
ρ
=
d
m
d
V
{\displaystyle \rho ={\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} V}}}
式中,
m
{\displaystyle m}
为物体的质量,
V
{\displaystyle V}
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
=
m
V
{\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}
。
另外,密度还有一个定义,即:质量与体积的"比值"。
根据密度的定义式
ρ
=
d
m
d
V
{\displaystyle \rho ={\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} V}}}
,
经变形,可以得到
m
=
∫
ρ
d
V
{\displaystyle m=\int \rho \,\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。
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 。
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。就整个自然界而言,特大的压力会使某些天体中物质的密度与常见密度相差悬殊。
比容 (specific volume)是一物质单位质量下的体积,是密度的倒数:
v
=
V
m
=
ρ
−
1
{\displaystyle \ v={\frac {V}{m}}\ ={\rho }^{-1}}
。
在热力学中常用比容来描述一系统的特性,比容和密度都是内含性质 ,不随物质的量而变化。
More information 温度 (°C), 密度 (kg/m3)[3][4] ...
水的密度
温度 (°C)
密度 (kg/m3 )[ 3] [ 4]
+100
958.0966
+80
971.7224
+60
983.2106
+40
992.2473
+30
995.6783
+25
997.0751
+22
997.8003
+20
998.2336
+15
999.1285111
+10
999.7281
+4
999.999999985
0
999.8675
-10
998.1555
-20
993.6829
-30
984.5869
0 °C以下的密度值参看过冷水 。
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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。
More information 物质, 密度(g/cm3) ...
物质
密度(g/cm3 )
锇
22.59
铱
22.56
铂
21.45
金
19.30
钨
19.25
铀
19.05
汞
13.58
钯
12.023
铅
11.34
银
10.49
铜
8.96
铁
7.87
锡
7.31
六氟化钨 (-9 C°)
4.560
钛
4.507
钻石
3.5
铝
2.7
硫酸
1.84
镁
1.74
葡萄糖
1.54
聚对苯二甲酸乙二酯
1.38
氧 (-182.9 C°)
1.025
海水
1.025
水
1.000
聚丙烯
0.946
冰 (0 C°)
0.917
乙醇
0.789
汽油
0.73
锂
0.534
甲烷 (-162 C°)
0.423
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Lide, D. R. (Ed.) (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th Edn.). Boca Raton (FL):CRC Press