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密度

密度

密度是度量物体质量与体积之间关系的指标，符号为ρ，单位一般采用kg/立方米（千克/立方米），或g/cm³（克/立方厘米）。

当一个客观实体分布在一维线、二维平面或三维空间上时，其质量对之长度、面积或体积之比，统称为密度，需要区别时可分别称为线密度、面密度和体密度。在地球或其他天体重力条件下，在流体中密度越大的物体就会往下沉，反之密度越小的物体就会往上浮。

密度在化学、酿造、食品、原子能、冶金、农业、制革、制盐和造纸等领域有广泛的应用，如在石油工业中，对原油和石油产品产量的计量，通常是通过测量它的密度和体积计算出来的。

定义

物体中任一点P的密度定义为：

式中,V为包含P点的体积元；M为该体积元的质量。

国际单位制和小行星3789法定计量单位中，密度的单位为千克/立方米。在厘米·克·秒制中，密度的单位为克/立方厘米。

变形式

原式：

变形式：

其中，ρ表示密度，m表示物体质量，V表示物体体积。

密度变化规律

一般来说，不论什么物质，也不管它处于什么状态，随着温度、压力的变化，体积或密度也会发生相应的变化。联系温度T、压力F和密度ρ（或体积）三个物理量的关系式称为状态方程。气体的体积随它受到的压力和所处的温度而有显著的变化。

对于理想气体，状态方程为。式中，n为气体的物质的量(摩尔)，R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）。如果温度不变，则密度同压力成正比；如果它的压力不变，则密度同温度成反比。对一般气体，如果密度不大，温度离液化点又较远，则其体积随压力的变化接近理想气体；对于密度的气体，还应适当修正上述状态方程。

固态或液态物质的密度，在温度和压力变化时，只发生很小的变化。例如在0℃附近，各种金属的温度系数（温度升高1℃时，物体体积的变化率）大多在左右。深水中的压力和水下爆炸时的压力可达几百个大气压，甚至更高（），此时必须考虑密度随压力的变化。R.H.科尔建议采用下列状态方程：

式中, 是一个大气压下水的密度。若n和B分别取作7和3000大气压，则一直到大气压，上述公式和实测数据的误差都在百分之几的范围内。

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。

密度与生活

人体的密度仅有，只比水的密度多出一些。汽油的密度比水小，所以在路上看到的油渍，都会浮在水面上。海水的密度大于水，所以人体在海水中比较容易浮起来。注：死海海水密度达到，大于人体密度，所以人可以在死海中漂浮起来。

应用

科学上

1．鉴别组成物体的材料。

密度是物质的特性之一，每种物质都有一定的密度，不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度，把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较，就可以鉴别物体是什么物质做成的。

2．计算物体中所含各种物质的成分。

3．计算很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积。

根据密度公式的变形式：或，可以计算出物体的质量和体积，特别是一些质量和体积不便直接测量的问题，如计算不规则形状物体的体积、纪念碑的质量等。

4．判定物体是实心还是空心。

判定物体是空心的还是实心的，一般有以下三种方法：

（1）根据公式，求出其密度，再与该物质密度ρ比较，若，则为空心，，为实心。

（2）已知质量，由公式，求出V ，再与比较，若，则为空心，若，则该物体为实心。

（3）把物体当作实心物体对待，利用，求出体积为v的实心物体的质量，然后将m 与物体实际质量比较，若时，则该物体为空心，若，则该物体为实心。

5.利用密度，计算液体内部压强以及浮力等。

6.鉴别未知物质

譬如，“”就是通过计算未知气体的密度发现的。经多次实验后又经光谱分析，确认空气中含有一种以前不知道的新气体，把它命名为氩。

农业上

对于密度是一个重要的依据。在农业上可用来判断土壤的肥力，含腐殖质多的土壤肥沃，其密度一般为2.3×10³千克/米³。我们在选种时可根据种子在水中的沉、浮情况进行选种：饱满健壮的种子因密度大而下沉；瘪壳和其他禾本科杂草种子由于密度小而浮在水面。在工业生产上如淀粉的生产以阳芋为原料，一般来说含淀粉多的土豆密度较大，故通过测定土豆的密度可估计淀粉的产量。

工业上

工厂在铸造金属物之前，需估计熔化多少金属，可根据模子的容积和金属的密度算出需要的金属量。