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:
| 密度 | |
|---|---|
常見符號 | ρ |
| 国际单位 | kg/m3 |
| 因次 | |
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,不過在科學上是不精確的,此物理量應稱為比重量。
定义
式中,为物体的质量,为体积。对于质量分布均匀的物质,密度公式可简化为初等数学形式
- 。
另外,密度還有一個定義,即:質量與體積的"比值"。
公式的变形——质量方程式
根据密度的定义式
- ,
经变形,可以得到
- 。
上面的公式通常被称作质量方程。可以利用上式,并结合一些几何关系,从而求出自然界中任一物体的质量。该式适用于自然界中的任何物体或物质,且不受物质状态的影响。质量方程已经在凝聚态物理学、固体物理学、连续介质力学、流体力学等众多物理学分支的定量分析当中得到了广泛的应用。
单位
特性
密度反映了物质本身的一种特性,它因此可以受到外界因素的影响。一般来讲,影响物质密度的主要物理量为压强和温度。 气体密度受压强和温度的影响比较明显,通常气体只给出标准状况下或者常温常压下的密度,其他状况下的密度可以通过气体的状态方程(例如理想气体状态方程或范德瓦尔斯方程)计算。 液体的密度主要取决于液体的组分,受温度的影响比较小(但有时也不能忽略)。很高的压强也会产生明显影响。 固体的密度受温度和压强影响而变化的特性类似于液体,且一般更不明显。
此外,还有其他可能影响物质密度的物理因素,比如磁场、电场等。就整个自然界而言,特大的压力会使某些天体中物质的密度与常见密度相差悬殊。
密度及比容
比容(specific volume)是一物質單位質量下的體積,是密度的倒數:
- 。
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。
水的密度
| 温度 (°C) | 密度 (kg/m3) |
|---|---|
| +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以下的密度值参看过冷水。 | |
常见物质密度列表
下表中列出了部分均匀物质的密度。请注意,即使对于同一种物质,因为可能存在多种微观结构,也可能有不同的密度。对于某些混合物,因为采样的时间、地点不同,也可能有不同的数值(例如海水、汽油等)。下面的数据仅供粗略计算中参考。
相關條目
- 比重
参考
- The National Aeronautic and Atmospheric Administration's Glenn Research Center. Gas Density Glenn research Center. grc.nasa.gov. [2015-08-29]. (原始内容存档于2013-04-14).
- Density definition in Oil Gas Glossary. Oilgasglossary.com. [2010-09-14]. (原始内容存档于2010-08-05).
- Lide, D. R. (Ed.) (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th Edn.). Boca Raton (FL):CRC Press
- Water – Density and Specific Weight (页面存档备份,存于互联网档案馆). Engineeringtoolbox.com. Retrieved on 2011-11-22
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