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什麼是物質密度?概念、特徵、不同類型和絕對密度

2026-09-06自然科學762

我們解釋什麼是密度以及密度的不同類型,並舉例說明各種物質的絕對密度。

什麼是物質密度?概念、特徵、不同類型和絕對密度

由於冰的密度比水小,所以它會漂浮在水面上。

物質的密度是多少?

密度是一個標量,常用於物理和化學中,指的是單位體積內物體或物質的質量。它通常用符號ρ表示。

兩個大小和比例完全相同的物體或物質可能具有不同的密度,這是透過平均密度來衡量的,平均密度是物體質量與其在空間中所佔體積之間的關係,公式如下:

什麼是物質密度?概念、特徵、不同類型和絕對密度

其中 m 為質量,V 為體積,因此國際單位制中密度的計量單位是公斤每立方公尺 (kg/m3 )或等效計量單位。

溫度和壓力的變化會影響物質密度的測量。

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,據說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。

在沐浴時,阿基米德意識到,他可以將金冠浸入水中並測量排水量來計算其體積,而無需熔化或打破它。然後,他可以稱量金冠的重量(得到其質量),並利用上述公式計算其密度。他將計算出的金冠密度與純金的密度(一個常數)進行比較,從而判斷它是純金還是合金,因為金與其他金屬混合後密度會改變。

另見:比重

密度類型

物質密度有幾種類型:

  • 絕對密度:我們通常所說的密度指的是絕對密度,它是一種強度性質,如上所述,可以透過體積和質量計算得出。它的國際單位制單位是公斤/立方公尺。

  • 相對密度:這種密度是透過比較待測物質的密度與用作參考物質的另一種物質的密度而得到的,因此它是一個無量綱量(沒有單位)。對於液體和固體,通常以水的密度(1 atm,4 °C)作為參考;對於氣體,則以空氣的密度(1 atm,0 °C)作為參考。其計算方法如下:

什麼是物質密度?概念、特徵、不同類型和絕對密度

其中 𝛒r 為相對密度,𝛒 為絕對密度,𝛒0 為參考物質的密度。

  • 表觀密度:這適用於非均質多孔材料,其混合方式會影響密度(使其低於各組分單獨壓實時的密度)。因此,這種密度並非取決於材料的性質,而是取決於其組成方式。例如,對於水合材料,其表觀密度為:

什麼是物質密度?概念、特徵、不同類型和絕對密度
其中 𝛒 a是材料的表觀密度,mh是乾燥材料的質量,V0是水合材料的體積,即未乾燥時的體積。

密度範例

不同元素和物質的絕對密度範例(以相應單位表示)如下:

  • 鎂 (Mg) : 1.738 g/cm3

  • 鈣(Ca): 1.54 g/cm3

  • 鐵(Fe): 7.874 g/cm3

  • 鉬 (Mo): 10.22 g/cm3

  • 銀(Ag): 10.5 g/cm3

  • 黃金(Au): 19.3 g/cm3

  • 銥 (Ir):22,562 g/cm3

  • 鈽 (Db): 29.3 g/cm3

  • 鈹 (Bh): 37.1 g/cm3

  • 水(H₂O): 1 g/cm3

  • 油: 0.92 g/cm3

  • 空氣: 1,225 kg/m3

標籤: 化學

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