密度
定義
密度是單位體積的物質(zhì)具有的質(zhì)量,即
式中,m{\displaystyle m}為物體的質(zhì)量,V{\displaystyle V}為體積。對(duì)于質(zhì)量分布均勻的物質(zhì),密度公式可簡化為初等數(shù)學(xué)形式
另外,密度還有一個(gè)定義,即:質(zhì)量與體積的"比值"。
公式的變形——質(zhì)量方程
根據(jù)密度的定義式
經(jīng)變形,可以得到
上面的公式通常被稱作質(zhì)量方程??梢岳蒙鲜?,并結(jié)合一些幾何關(guān)系,從而求出自然界中任一物體的質(zhì)量。該式適用于自然界中的任何物體或物質(zhì),且不受物質(zhì)狀態(tài)的影響。質(zhì)量方程已經(jīng)在凝聚態(tài)物理學(xué)、固體物理學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、流體力學(xué)等眾多物理學(xué)分支的定量分析當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
單位
國際單位制中密度的單位是kg/m3,其它常用的單位有g(shù)/cm3,以及工程中常用的t/m3。
特性
密度反映了物質(zhì)本身的一種特性,它因此可以受到外界因素的影響。一般來講,影響物質(zhì)密度的主要物理量為壓強(qiáng)和溫度。氣體密度受壓強(qiáng)和溫度的影響比較明顯,通常氣體只給出標(biāo)準(zhǔn)狀況下或者常溫常壓下的密度,其他狀況下的密度可以通過氣體的狀態(tài)方程(例如理想氣體狀態(tài)方程或范德瓦爾斯方程)計(jì)算。液體的密度主要取決于液體的組分,受溫度的影響比較小(但有時(shí)也不能忽略)。很高的壓強(qiáng)也會(huì)產(chǎn)生明顯影響。固體的密度受溫度和壓強(qiáng)影響而變化的特性類似于液體,且一般更不明顯。
此外,還有其他可能影響物質(zhì)密度的物理因素,比如磁場(chǎng)、電場(chǎng)等。在此不再贅述。
密度及比容
比容(specific volume)是一物質(zhì)單位質(zhì)量下的體積,是密度的倒數(shù):
在熱力學(xué)中常用比容來描述一系統(tǒng)的特性,比容和密度都是內(nèi)含性質(zhì),不隨物質(zhì)的量而變化。
水的密度
常見物質(zhì)密度列表
下表中列出了部分均勻物質(zhì)的密度。請(qǐng)注意,即使對(duì)于同一種物質(zhì),因?yàn)榭赡艽嬖诙喾N微觀結(jié)構(gòu),也可能有不同的密度。對(duì)于某些混合物,因?yàn)椴蓸拥臅r(shí)間、地點(diǎn)不同,也可能有不同的數(shù)值(例如海水、汽油等)。下面的數(shù)據(jù)僅供粗略計(jì)算中參考。
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比重
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