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 (Density )表示。在數學上,密度定義為質量除以體積的商 。即物體的質量與體積的比值 [ 1] :
ρ
=
m
V
{\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}
Quick Facts 密度, 常見符號 ...
密度 常見符號
ρ 國際單位 kg/m3 因次
L
−
3
M
{\displaystyle {\mathsf {L}}^{-3}{\mathsf {M}}}
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量筒 中有不同顏色、不同密度的不相溶液體
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 。
密度是單位體積 的物質具有的質量 ,即
ρ
=
d
m
d
V
{\displaystyle \rho ={\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} V}}}
式中,
m
{\displaystyle m}
為物體的質量,
V
{\displaystyle V}
為體積。對於質量分布均勻的物質 ,密度公式可簡化為初等數學 形式
ρ
=
m
V
{\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}
。
另外,密度還有一個定義,即:質量與體積的"比值"。
根據密度的定義式
ρ
=
d
m
d
V
{\displaystyle \rho ={\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} V}}}
,
經變形,可以得到
m
=
∫
ρ
d
V
{\displaystyle m=\int \rho \,\mathrm {d} V}
。
上面的公式通常被稱作質量方程。可以利用上式,並結合一些幾何 關係,從而求出自然界 中任一物體 的質量。該式適用於自然界中的任何物體或物質 ,且不受物質狀態 的影響。質量方程已經在凝聚態物理學 、固體物理學 、連續介質力學 、流體力學 等眾多物理學 分支的定量分析 當中得到了廣泛的應用。
國際單位制 中密度的單位是kg/m3 ,其它常用的單位有g /cm3 ,以及工程中常用的t /m3 。
密度反映了物質本身的一種特性,它因此可以受到外界因素的影響。一般來講,影響物質 密度的主要物理量為壓強 和溫度 。
氣體 密度受壓強 和溫度 的影響比較明顯,通常氣體只給出標準狀況 下或者常溫常壓下的密度,其他狀況下的密度可以通過氣體的狀態方程(例如理想氣體狀態方程 或范德瓦爾斯方程 )計算。
液體 的密度主要取決於液體的組分,受溫度 的影響比較小(但有時也不能忽略)。很高的壓強 也會產生明顯影響。
固體 的密度受溫度 和壓強 影響而變化的特性類似於液體,且一般更不明顯。
此外,還有其他可能影響物質密度的物理因素,比如磁場 、電場 等。就整個自然界而言,特大的壓力會使某些天體中物質的密度與常見密度相差懸殊。
比容 (specific volume)是一物質單位質量下的體積,是密度的倒數:
v
=
V
m
=
ρ
−
1
{\displaystyle \ v={\frac {V}{m}}\ ={\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。
More information 溫度 (°C), 密度 (kg/m3)[3][4] ...
水的密度
溫度 (°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以下的密度值參看過冷水 。
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下表中列出了部分均勻物質的密度。請注意,即使對於同一種物質,因為可能存在多種微觀結構,也可能有不同的密度。對於某些混合物,因為採樣的時間、地點不同,也可能有不同的數值(例如海水 、汽油 等)。下面的數據僅供粗略計算中參考。
More information 物質, 密度(g/cm3) ...
物質
密度(g/cm3 )
鋨
22.59
銥
22.56
鉑
21.45
金
19.30
鎢
19.25
鈾
19.05
汞
13.58
鈀
12.023
鉛
11.34
銀
10.49
銅
8.96
鐵
7.87
錫
7.31
六氟化鎢 (-9 C°)
4.560
鈦
4.507
鑽石
3.5
鋁
2.7
硫酸
1.84
鎂
1.74
葡萄糖
1.54
聚對苯二甲酸乙二酯
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
鋰
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