常见物质的密度

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简介

常见物质的密度是一个重要的科学术语，在人类生活中有着广泛的应用，并且与质量密切相关。我们周围的每种物质或物体都有质量，这详细说明了特定物质中存在的物质数量或质量。密度也称为比质量和体积质量。密度详细说明了所取物质的质量和体积。

在过去的几个世纪里，对密度的精确测量或对密度的了解非常有限。阿基米德的发明是目前关于密度的事实依据。它以希腊字母ρ表示，也常用拉丁字母D表示。

什么是密度？

对于体积相同的不同物质，发现其重量不同，例如，水的重量大于木材。质量和体积是两个广延性质，任何两个广延性质的除法都是强度性质。因此，质量和体积的比率是一个强度性质，称为密度。密度定义为特定物质单位体积内任何物质的数量。由于它很大程度上取决于质量而不是体积，因此也称为质量密度。

密度公式

密度是质量与体积的比值，用希腊字母ρ（rho）表示，也是一个详细说明任何物质密度的比例常数。公式为：

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

其中

m=质量

V=体积

这些量的单位分别是体积为mL或cm^3，质量为克。因此，强度性质密度的单位为g /mL或g/cm³。

密度示例

我们周围的物质在许多方面都非常不同。存在各种各样的物质，其密度范围很广。不同物质占据的密度范围从一个很大的值到甚至零。密度值的较大范围表示可以在特定体积中包装的物质数量。随着定义体积内分子堆积的增加，密度也会在很大程度上增加。

在所有不同状态的物质中，固体的密度高于液体，最低的是气体。气体的密度也取决于一些外部因素，例如温度和压力。还发现它很大程度上取决于该原子中存在的相应原子的分子量。液体的密度范围处于中间范围。液体的密度不依赖于压力的外部因素，但它们对温度敏感。发现固体堆积得很紧密，并且比所有物质状态的密度都大。某些含有空隙的固体密度也较小，例如聚氨酯泡沫的密度较小。

下表列出了一些常见物质的密度。

物质	密度 (g/ mL)
氢气	0.09
干燥空气	1.29
二氧化碳	1.98
氯气	3.21
橄榄油	0.92
水	0.997
硫酸	1.83
汞	13.55
锂	0.53
冰	0.920
糖	1.59
氯化钠	2.16
铝	2.7
铁	7.9
金	19.3
锇	22.6

表 1：物质及其对应密度的列表

什么是相对密度

相对密度也称为比重，将特定物质的密度与参考物质进行比较。常用的参考物质是水。用于计算相对密度 (RD) 的公式为：

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

可以通过将先前确定的物质的密度值与参考物质的密度值之比来获得相对密度的值。

• 如果计算出的相对密度值小于 1，则其密度将小于参考物质。

• 如果计算出的相对密度值大于 1，则该物质的密度将大于参考物质。

• 如果计算出的相对密度值为 1，则密度相等。

相对密度也是一个无量纲量，因为取了相应的密度比值。对于气体材料，通常使用干燥空气来计算相对密度。借助相对密度可以确定流体物质的浮力。在工业领域，相对密度用于确定物质的浓度。

阿基米德原理

浮力的物理定律是阿基米德原理。该原理与作用在周围有一些流体包围的特定物体上的力有关。发现作用在这些类型材料上的力也会降低该特定物体的重量。这个处理力的原理是由锡拉丘兹的阿基米德发现的。该原理指出，对于部分或完全浸没在气体或液体（流体）中的任何物体，该物体处于静止状态时，会受到一个外部浮力的作用，施加在其上的力的幅度等于该材料排开的流体重量。因此，浮力将与该特定物体的重量相匹配。

结论

密度是与物质的质量和体积相关的术语。在我们周围的系统中，物质的密度范围非常广。密度是通过将两个广延性质（质量和体积）相除来计算的。而密度是一个强度性质。

对于物质，固体的密度高于液体，然后才是气体。但由于某些固体中存在空隙和不兼容的堆积，因此也可能存在某些变化。相对密度是与密度相关的另一个术语，在工业领域有许多应用。阿基米德证明了一个与流体密度相关的浮力物理定律。

常见问题

Q1. 哪种金属的密度最小？

答：即使与所有物质状态相比，固体具有更高的密度。发现锂金属的密度较小。锂的密度仅为 0.53 g/mL。这是因为在锂的情况下没有紧密的堆积。

Q2. 温度对物质密度的影响是什么？

答：热量的施加或温度的升高会导致物质膨胀。热量的施加会导致相同质量的物质具有更大的体积。这种现象称为热膨胀。它主要见于气体，因为它对温度高度敏感。而在固体中，膨胀率较低。

Q3. 什么是熔岩灯？

答：熔岩灯是密度的应用。它也是一种流体运动灯，用于说明物质的密度。它由一个包含水和油性有机液体的容器组成。由于这两种成分不会混合，因此有机液体的密度较高。热量的施加使油性液体密度降低，然后从底部上升到顶部。这样，就说明了物质的密度。

Q4. 海水的密度是多少？

答：对于海水，发现密度为 1027 kg/m³。此处质量的单位取为千克。

Q5. 为什么水没有绝对密度？

答：水是一种液体，对温度高度敏感。水的密度值随温度变化而变化。因此，水没有绝对密度。在水的情况下，密度值为 1g/cm^3，温度为 4°C。