作者 主題: [整理]關於密度知多少?  (閱讀 27224 次)

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[整理]關於密度知多少?
« 於: 七月 16, 2008, 11:39:10 am »
一、密度的定義:

1、物體單位體積內所含的質量,稱為密度。
2、物體的質量對體積的比值,稱為該物體的密度。

二、密度的公式:設密度為 D;質量為 M;體積為 V,則:

        密度=質量/體積  D=M/V

三、密度的單位:

種類 質量(M) 體積(V) 密度(D)
CGS制 公克(g) 立方公分(cm3) 公克/立分公分(g/cm3)
MKS制 公斤(Kg) 立方公尺(m3) 公斤/立方公尺(Kg/m3)

四、密度的性質:

  1.當溫度、壓力不變時;同一物質密度都相等,與體積大小無關(不同的物質密度就不同),故常以密度辦別物質的種類。
  2.物體之密度與沈浮之關係:  
            若物體密度大於液體密度,則物體必沈於液下。
            若物體密度小於液體密度,則物體必浮於液面。   
            若物體密度等於液體密度,則物體可在液體中任何位置靜止。
   例:鐵密度大於水,故鐵在水中下沈;木塊密度小於水,故木塊在水中上浮。
  3.將物體沈入液體中,排開液體的體積等於物體的體積。V物=V排開液體

五、水密度的性質:

  1.在溫度 4 度c以上,水與大部分物質一樣,隨著溫度上升,體積膨脹、密度變小。
   在 4 度c以下,水的體積反而隨著溫度下降而膨脹,密度變小。

為什麼大家都說4度c的水密度最大?因為密度和體積成反比,4度C時水的體積最小,所以密度最大,
我貼一張圖讓你更清楚水在不同溫度下的密度值:





密度是天天可以聽到的一個名詞,但是不同的領域有不同的定義,我們試著從日常生活當中的中觀至宏觀的尺度來談一談密度。

密度(Density)最通常的定義是一個物質的單位體積之質量,用SI單位表示為kg/m3。如果以g/cm3表示,則密度與比重的值相等。
有些物體的內部有孔隙或裂縫,如果將這些空隙的體積也列入計算其總體積,則這種密度就稱為總體密度(Bulk Density),其單位與密度同。
如果將一個物體在空氣中的重量與相同體積的水在攝氏4度的重量相比,就稱為相對密度(Relative Density)。

日常生活之中,有很多東西的密度是可以直接量測的,即量測一個物體的重量及其體積即可。
如果不需精密的數值,則可用Jolly 彈簧秤測量,它的構造其實只是一支彈簧,
首先稱出某物體在空氣中的重量,然後將其浸入水中再稱重一次(物體在水中如果會溶解或潰散時,則需用塑膠袋包裝起來),
則密度等於該物體在空氣中的重量除以其空氣中重量與水中重量之差即為密度,單位必須是g/cm3。這種方法常用於計測自然界的物體之密度,
如礦物、岩石、土壤...等,而且可以在現場測量,這種方法當然不夠精密,但是因為自然界物體的密度通常是一個range,而不是一個定值,
主要是因為其成分組成變化多端的關係,這種量測方法既簡單、又快速,又可以在現場使用,精度也合乎要求,所以常被使用。

還有一種是使用Torsion Balance,非常靈敏,常用於量測小顆粒物體的密度,其原理及使用法與上述的彈簧稱很類似。
另外一種是使用pycnometer,它是由一個小瓶子所組成,用於測量粉狀物的密度;測量時先將樣品放入瓶內,稱其重,再注水到瓶內,又稱其重。

填土滾壓的品管需要測量其密度,最常用的方法是採用置換法,尤其是換砂法。測量時先選擇適當的測點,用工具挖出一個大略的圓孔
(直徑約15至30公分,深度約15公分),並量測挖出來的土重;之後用砂灌器的標準砂將圓洞灌滿,再計算砂的體積;
利用已定出的土重及砂的體積就能計算土層的密度。

另外有一種放射性法,稱為核子密度測量法,它使用一種輕便的手提式儀器,直接放在測點上,可以同時量出現地密度及含水量。
該儀器使用兩種放射源,一種是Gamma射線,當它放射時即被土壤顆粒所散射,而散射量與土壤密度成正比。
另外一種放射源是中子,它會被水中的氫原子所散射,而散射量與土壤中的含水量成正比。

密度一詞已被廣義化,如人口密度為單位面積內的人口數;水系密度為單位面積內的水系總和長度;等等不一而足。


然而日常生活之中上所量測的密度又概分成三種:
區分「體積密度」、「面積密度」、「長度密度」三類。

[1]體積密度

計算形狀不固定的、佔據體積與活動空間屬於立體的,均需要以「體積密度」來衡量其分佈之緊緻程度。「體積密度」表示單位體積內的物質含量。

例如:

每立方公分(毫升mL)有一公克的物質質量,則記為 1克/毫升
每公升有一莫耳的某「純物質」,則記為 1 莫耳/升
每立方公尺有1000個CO2分子,則記為 1000 個/立方公尺
計量物質的單位,可以是質量、莫耳數、分子或原子個數…

[2]面積密度

計算面積不固定但厚度固定、佔據體積與活動空間屬於平面變化較大的,均需要以「面積密度」來衡量其分佈之緊緻程度。
「面積密度」表示單位面積內的物質含量。

例如:

人口密度每平方公尺有300個人,記為 300 人/平方公尺
頭皮上的髮根密度每平方公分有50個,記為 50 個/平方公分
非洲象密度每平方公里有10隻,記為 10 隻/平方公里
田裡的稻米結穗密度,每公頃有30000公斤,記為 30000 公斤/公頃
(米粒很小,數個數比較沒意義…)
計量物質的單位,可以是質量、莫耳數、分子或原子個數…

[3]長度密度

計算長度不固定但粗細固定、佔據體積與活動空間屬於直線變化較大的,均需要以「長度密度」來衡量其分佈之緊緻程度。
「長度密度」表示單位長度內的物質含量。

例如:

一根女人的長頭髮的密度,每公分 22毫克,記為 22 毫克/公分
一根鐵條的密度,每公尺有 30 公斤,記為 30 公斤/公尺
計量物質的單位,可以是質量、莫耳數、分子或原子個數…
附註:到特力屋買鐵鍊,也是算長度計價的唷!可不是秤重。
« 上次編輯: 七月 16, 2008, 03:27:29 pm 由 supercall »
周峻鋒
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