常見物質的密度

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簡介

常見物質的密度是一個重要的科學術語，在人類生活中有著廣泛的應用，並且與質量密切相關。我們周圍的每種物質或物體都有質量，這詳細說明了特定物質中存在的物質數量或質量。密度也稱為比質量和體積質量。密度詳細說明了所取物質的質量和體積。

在過去的幾個世紀裡，對密度的精確測量或對密度的瞭解非常有限。阿基米德的發明是目前關於密度的事實依據。它以希臘字母ρ表示，也常用拉丁字母D表示。

什麼是密度？

對於體積相同的不同物質，發現其重量不同，例如，水的重量大於木材。質量和體積是兩個廣延性質，任何兩個廣延性質的除法都是強度性質。因此，質量和體積的比率是一個強度性質，稱為密度。密度定義為特定物質單位體積內任何物質的數量。由於它很大程度上取決於質量而不是體積，因此也稱為質量密度。

密度公式

密度是質量與體積的比值，用希臘字母ρ（rho）表示，也是一個詳細說明任何物質密度的比例常數。公式為：

$$\mathrm{\rho=m/V}$$

其中

m=質量

V=體積

這些量的單位分別是體積為mL或cm^3，質量為克。因此，強度性質密度的單位為g /mL或g/cm³。

密度示例

我們周圍的物質在許多方面都非常不同。存在各種各樣的物質，其密度範圍很廣。不同物質佔據的密度範圍從一個很大的值到甚至零。密度值的較大範圍表示可以在特定體積中包裝的物質數量。隨著定義體積內分子堆積的增加，密度也會在很大程度上增加。

在所有不同狀態的物質中，固體的密度高於液體，最低的是氣體。氣體的密度也取決於一些外部因素，例如溫度和壓力。還發現它很大程度上取決於該原子中存在的相應原子的分子量。液體的密度範圍處於中間範圍。液體的密度不依賴於壓力的外部因素，但它們對溫度敏感。發現固體堆積得很緊密，並且比所有物質狀態的密度都大。某些含有空隙的固體密度也較小，例如聚氨酯泡沫的密度較小。

下表列出了一些常見物質的密度。

物質	密度 (g/ mL)
氫氣	0.09
乾燥空氣	1.29
二氧化碳	1.98
氯氣	3.21
橄欖油	0.92
水	0.997
硫酸	1.83
汞	13.55
鋰	0.53
冰	0.920
糖	1.59
氯化鈉	2.16
鋁	2.7
鐵	7.9
金	19.3
鋨	22.6

表 1：物質及其對應密度的列表

什麼是相對密度

相對密度也稱為比重，將特定物質的密度與參考物質進行比較。常用的參考物質是水。用於計算相對密度 (RD) 的公式為：

$$\mathrm{RD=\rho_{substance}/ \rho_{reference}}$$

可以透過將先前確定的物質的密度值與參考物質的密度值之比來獲得相對密度的值。

• 如果計算出的相對密度值小於 1，則其密度將小於參考物質。

• 如果計算出的相對密度值大於 1，則該物質的密度將大於參考物質。

• 如果計算出的相對密度值為 1，則密度相等。

相對密度也是一個無量綱量，因為取了相應的密度比值。對於氣體材料，通常使用乾燥空氣來計算相對密度。藉助相對密度可以確定流體物質的浮力。在工業領域，相對密度用於確定物質的濃度。

阿基米德原理

浮力的物理定律是阿基米德原理。該原理與作用在周圍有一些流體包圍的特定物體上的力有關。發現作用在這些型別材料上的力也會降低該特定物體的重量。這個處理力的原理是由錫拉丘茲的阿基米德發現的。該原理指出，對於部分或完全浸沒在氣體或液體（流體）中的任何物體，該物體處於靜止狀態時，會受到一個外部浮力的作用，施加在其上的力的幅度等於該材料排開的流體重量。因此，浮力將與該特定物體的重量相匹配。

結論

密度是與物質的質量和體積相關的術語。在我們周圍的系統中，物質的密度範圍非常廣。密度是透過將兩個廣延性質（質量和體積）相除來計算的。而密度是一個強度性質。

對於物質，固體的密度高於液體，然後才是氣體。但由於某些固體中存在空隙和不相容的堆積，因此也可能存在某些變化。相對密度是與密度相關的另一個術語，在工業領域有許多應用。阿基米德證明了一個與流體密度相關的浮力物理定律。

常見問題

Q1. 哪種金屬的密度最小？

答：即使與所有物質狀態相比，固體具有更高的密度。發現鋰金屬的密度較小。鋰的密度僅為 0.53 g/mL。這是因為在鋰的情況下沒有緊密的堆積。

Q2. 溫度對物質密度的影響是什麼？

答：熱量的施加或溫度的升高會導致物質膨脹。熱量的施加會導致相同質量的物質具有更大的體積。這種現象稱為熱膨脹。它主要見於氣體，因為它對溫度高度敏感。而在固體中，膨脹率較低。

Q3. 什麼是熔岩燈？

答：熔岩燈是密度的應用。它也是一種流體運動燈，用於說明物質的密度。它由一個包含水和油性有機液體的容器組成。由於這兩種成分不會混合，因此有機液體的密度較高。熱量的施加使油性液體密度降低，然後從底部上升到頂部。這樣，就說明了物質的密度。

Q4. 海水的密度是多少？

答：對於海水，發現密度為 1027 kg/m³。此處質量的單位取為千克。

Q5. 為什麼水沒有絕對密度？

答：水是一種液體，對溫度高度敏感。水的密度值隨溫度變化而變化。因此，水沒有絕對密度。在水的情況下，密度值為 1g/cm^3，溫度為 4°C。