單元參：密 度

一、 密 度 ：

(一)密度的定義：

1.許多人會有一種說法：「黃金很重，棉花很輕…」這句話是有一個前提被省略的，就是黃金和棉花的體積相等時，黃金比棉花重很多。

2.質量的大小和體積有關係，同一種物質；體積愈大則質量大，因為質量在純物質的結構內均勻分佈，所以質量與體積成比。

3.密度：每一立方公分的物質所含的公克數，也就是「單位體積內，所含物質的質量」，這個比值稱為密度。

4.公式：密度（Density）＝質量（Mass）/體積（Volume），簡記為：

 5.密度的單位為：公克/立方公分(g/cm³)、公克/毫升(g/mL)；此外，公克/公升(g/L)、公斤/立方公尺(kg/m³)……等也可以當作密度的單位。

6.常見物質的密度：

7.範例：在實驗室測量甲、乙、丙金屬的質量和體積如下表，請計算出甲、乙、丙的密度，並判斷哪些可能是相同種類的金屬？

<解答>

甲、乙、丙的密度如下：

甲的密度D＝M/V＝39.0/5.0＝7.8(g/cm³)

乙的密度D＝M/V＝67.5/25.0＝2.7(g/cm³)

丙的密度D＝M/V＝156.0/20.0＝7.8(g/cm³)

因為甲和丙的密度相同，故甲和丙可能是同一種物質。

 

二、水的密度：

1.對一般的物質而言，當溫度降低時，其體積會縮小，由於降溫過程中質量保持不變，所以密度會變大，由此推論液體應該由下層開始凝固，但事實上在冬天時，水是由表面開始結冰。

2.水的特殊性質：

(1)當水的溫度高於4℃時，當溫度上升時，體積會膨脹、密度變小(即熱脹冷縮)。

(2)當水的溫度在4℃以下時，則溫度下降時，體積也會膨脹、密度變小(即熱縮冷脹)，這也是湖水在冬季時結冰總是由湖面開始的原因。

(3)當水的溫度在4℃時，定量的水的體積達到最小值、密度達到最大值。

(4)水的這個性質對寒冷地區的水中生物非常重要，當天氣變冷，水面的溫度即開始下降，當水面溫度逐漸降到4℃時，表面的冷水因密度增大而下沉。

(5)當溫度下降到4℃以下，溫度較低的水由於密度較小，將會留在表面不再下沉，氣溫若繼續下降，則水由表面開始結冰，而底層的水仍能保持在4℃左右，不致結冰，因此湖水結冰由表面開始，水中的生物能維持生命度過寒冬。

3.水的密度變化與溫度的關係：水在4℃時的密度最大，此時密度＝1 g/cm³，其密度與溫度的關係如圖一所示：