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什麼是密度?概念、特徵、範例

2026-09-06自然科學11

我們解釋密度是什麼以及它的一些特徵。我們也會介紹其他類型的密度。

什麼是密度?概念、特徵、範例

氣體的密度比液體固體都低。

什麼是密度?

「密度」一詞源自於物理學和化學領域,指的是物質(或物體)的質量與其體積之間的關係。它是物質的固有屬性,因為它不取決於物質的量。

密度通常以公斤每立方公尺 (kg/m3 )或克每立方公分 (g/cm3 )表示,它會隨著壓力和溫度的變化而發生或多或少的變化,也會隨著狀態的變化而變化。

由於粒子間的內聚力較弱,氣體的密度通常比液體低,液體的密度又比固體低。

物質的密度常常與希臘哲學家阿基米德的故事聯繫在一起,他受命確定國王的王冠是用純金鍛造的,還是用與其他金屬的合金製成的。

在浸浴實驗中,阿基米德意識到,他可以通過將金冠浸入水中並測量液體的排氣量來計算金冠的體積,而無需將其熔化或打破;並且通過了解黃金的密度(這是一個常數),他可以稱量金冠的重量,並(使用公式)確定它是純金還是合金(黃金與其他金屬混合時密度會發生變化)。

雖然也有例外,但一般來說,密度會隨著溫度的升高而降低。

密度可以用多種方式定義:

  • 密度或絕對密度:它是物質(無論是固體、液體或氣體)的質量與體積之比。它用希臘字母 ρ(rho)表示:

什麼是密度?概念、特徵、範例
其中 m 為物質的質量,V 為其體積。

  • 相對密度:是指一種物質的密度與另一種物質的密度之比。

什麼是密度?概念、特徵、範例
其中 𝞺 (物質 X)是物質X的密度,𝞺 (物質 Y)是物質Y的密度, X的相對密度是相對於物質Y 計算的。

  • 表觀密度:這適用於多孔材料,其孔隙中可能含有空氣或其他物質。表觀密度的計算方法與密度類似,但需要加上孔隙中空氣
    的質量。此外,還需要增加物質的體積,以補償孔隙填充物質所佔據的體積。水的密度為 1 g/cm³ ,鉛的密度為 11.35 g/cm³ 。這兩個例子說明了不同材料的密度差異可能非常顯著。

另見:比重

其他類型的密度

什麼是密度?概念、特徵、範例

骨密度低會引發骨質疏鬆症。

  • 人口密度:是一個人口統計概念,指的是每平方公里的居民數量。中國和印度是人口密度極高的國家,而北歐國家和大洋洲的人口密度則較低。人口密度高的地區往往伴隨著住房短缺、空氣污染和公共基礎設施不足等問題

  • 密度:這是一個物理參數,表示光學元件在給定波長下單位距離的吸收率。此數據用於評估細胞組成、不同物質產生的煙霧品質、雷射功率、過濾器等。

  • 流密度:是指流過導體的電流強度與其橫截面積之比。

  • 磁通密度:又稱“磁感應強度”,是指垂直於磁通方向的單位面積上的磁通量。

  • 骨礦物質密度:在醫學領域,此指標指的是單位面積內的礦物質含量。通常以克/平方公分 (g/cm²) 為單位,並針對特定骨骼(例如股骨或腰椎)進行專門測定。骨礦物質密度低會導致骨質疏鬆症,這是一種骨骼中礦物質(主要是鈣)含量極低的疾病,導致骨骼過於多孔,因此變得脆弱易碎,從而增加骨折的風險。

20°C 時某些化合物和元素的密度範例

  • 鎂 (Mg) 含量: 1.738 g/cm3

  • 鈣(Ca): 1.54g/cm3

  • 鐵(Fe): 7.874g/cm3

  • 鉬 (Mo): 10.22g/cm3

  • 銀(Ag): 10.5g/cm3

  • 黃金(Au): 19.3g/cm3

  • 水(H₂O): 1g/cm3

  • 油含量:0.92 g/cm3

  • 空氣: 1.225 x 10 -3 g/cm3


標籤: 化學

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