水的密度

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簡介

密度是告訴我們單位體積內物質質量的物理量。所以，如果我說鐵的密度是 7.874 $\mathrm{gram/centimeter^3}$，這意味著 7.874 克的鐵可以放置在 1 $\mathrm{cm^3}$ 的體積中。並且，我們知道鐵的分子排列非常緊密，在 1 $\mathrm{cm^3}$ 的體積中會包含更多的分子。

水的分子式是 $\mathrm{H_2O}$。

學習水的各種性質非常重要，因為水對於地球上的生命存在至關重要。性質如下：

• 摩爾質量 = 18.01528 克/摩爾

• 大氣壓下沸點 = 100°C

• 大氣壓下凝固點 = 0°C

• 室溫下水的密度

  $\mathrm{(22^{\circ}C) = 997.77 kg/m^3.}$

溫度和水的密度

取一個盛有液態水的燒杯和一些冰塊。將冰塊放入盛水的燒杯中。您可以看到冰塊開始漂浮。但是冰塊是固體，這意味著根據我們的認知，冰的密度應該高於液態水的密度。但如果這是真的，那麼冰是如何漂浮在水面的呢？

因此，在這裡我們將研究水的密度隨溫度變化的情況以及一些有趣的事實。隨著水溫的降低，水分子會開始靠近，水分子的熱運動會減弱。因此，隨著溫度的降低，密度會增加。但在 4°C 以下，水分子會靠得更近，由於此時熱運動較少，因此水分子開始形成氫鍵，這會阻止分子靠得更近。在 4°C 時，氫鍵的形成和熱擾動之間存在平衡，導致 4°C 時密度最高。

現在讓我們檢視一個重要的圖表，該圖表顯示了這種變化，並讓我們透過圖表瞭解這一理論。

圖片即將推出

圖 1

從圖（圖 1）中，我們可以看到，當水溫接近 80°C 時，水的密度約為 0.97 $\mathrm{g/m^3}$，並且隨著我們降低溫度，水的密度在降低。它在大約 4°C 時達到最大值，如果我們再次降低溫度，水的密度開始下降。

水的密度和壓力

水的密度與施加在水面上的壓力成正比。隨著壓力的增加，分子會靠得更近，從而導致密度增加。但由於水不像氣體那樣可壓縮。因此，一段時間後，密度將變得恆定。

比重

液體的比重或相對密度定義為該液體密度與水密度的比率。

例如，汽油的比重約為 0.8，這意味著汽油的密度約為 800 $\mathrm{kg/m^3}$。

水密度實驗

讓我們透過一個小實驗來了解水的密度。讓我們取一個透明的長

步驟 1：將四分之一杯有色水輕輕倒在蜂蜜上面。

步驟 2：在有色水的玻璃管上倒入四分之一杯椰子油，該玻璃管有 3 個標籤，將整個玻璃管分成三個相等的部分。首先，將蜂蜜倒入第一個標籤，然後將有色水倒在蜂蜜上面。然後再次倒入椰子油。

圖片即將推出

圖 2

現在您可以看到管中形成了三層。這是基於油、水和蜂蜜之間密度差異。因此，我們可以說水比蜂蜜密度小，比油密度大。

結論

我們現在已經瞭解到，水是地球上最容易獲得的液體之一，對於地球上的生命存在至關重要。這是因為水是一種非常中性的物質，沒有氣味、沒有味道、沒有顏色，而且是透明的。水的密度被用作定義其他物質密度的參考。

常見問題

Q1. 水有絕對密度嗎？

答：沒有，水沒有絕對密度。它的密度會隨著溫度的變化而變化。

Q2. 當我們將冰放在水面上時，它會開始漂浮。請說明原因。

答：冰漂浮在水面上是因為水的密度高於固體冰。

Q3. 室溫 (22°C) 下水的密度是多少？

答 - 室溫下水的密度為 997.77 $\mathrm{kg/m^3}$。

Q4. 當我們降低溫度時，水的密度會一直增加到 4°C，並在 4°C 時達到最大值。為什麼？

答。水的密度在 4°C 時最大，因為氫鍵的形成和熱擾動之間存在平衡。因此，密度將在 4°C 時達到最大值。

Q5. 什麼是比重？

答：液體的比重或相對密度定義為該液體密度與水密度的比率。