單元參:密 度

一、 密 度

()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DM/V39.0/5.07.8(g/cm3)

乙的密度DM/V67.5/25.02.7(g/cm3)

丙的密度DM/V156.0/20.07.8(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:

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