密度，单位体积内所含物质的多少

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。

国际单位制和中国法定计量单位中，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(mol)，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；对于髙密度的气体，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，“氩”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土豆为原料，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。

测量方法

密度测量物体密度的方法多种多样，教学中可开发学生思维，以下归纳总结出了几种测量方法：

一、测固体密度

基本原理:：

1、称量法

器材：天平、量筒、水、金属块、细绳。

步骤：

1）用天平称出金属块的质量；

2）往量筒中注入适量水，读出体积为，

3）用细绳系住金属块放入量筒中，浸没，读出体积为。

计算表达式： 。

2、比重杯法

器材：烧杯、水、金属块、天平。

步骤：

1）往烧杯装满水，放在天平上称出质量为；

2）将金属块轻轻放入水中，溢出部分水，再将烧杯放在天平上称出质量为;

3）将金属块取出，把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量。

计算表达式： 。

3、阿基米德定律法

器材：弹簧秤、金属块、水、细绳。

步骤：

1）用细绳系住金属块，用弹簧秤称出金属块的重力G；

2）将金属块完全浸入水中，用弹簧秤称出金属块在水中的视重G’。

计算表达式： 。

4、浮力法(一)

器材：木块、水、细针、量筒。

步骤：

1）往量筒中注入适量水，读出体积为；

2）将木块放入水中，漂浮，静止后读出体积；

3）用细针插入木块，将木块完全浸入水中，读出体积为。

计算表达式： 。

5、浮力法（二）

器材：刻度尺、圆筒杯、水、小塑料杯、小石块。

步骤：

1）在圆筒杯内放入适量水，再将塑料杯杯口朝上轻轻放入，让其漂浮，用刻度尺测出杯中水的高度;

2）将小石块轻轻放入杯中，漂浮，用刻度尺测出水的高度;

3）将小石块从杯中取出，放入水中，下沉，用刻度尺测出水的高度。

计算表达式： 。

6、密度计法

器材：鸡蛋、密度计、水、盐、玻璃杯。

步骤：

1）在玻璃杯中倒入适量水，将鸡蛋轻轻放入，鸡蛋下沉；

2）往水中逐渐加盐，边加边用密度计搅拌，直至鸡蛋漂浮，用密度计测出盐水的密度即等同于鸡蛋的密度。

二、测液体密度

1、称量法：

器材：烧杯、量筒、天平、待测液体。

步骤：

1）用调好的天平称出烧杯和待测液体的总质量

2）将烧杯中的液体（适量）倒入量筒中，用天平测出剩余液体和烧杯的总质量；

3）读出量筒中液体的体积V。

计算表达：。

2、比重杯法

器材：烧杯、水、待液体、天平。

步骤：

1）用天平称出烧的质量；

2、往烧杯内倒满水，称出总质量；

3、倒去烧杯中的水，擦干，往烧杯中倒满待测液体，称出总质量。

计算表达：。

密度3、阿基米德定律法：

器材：弹簧秤、水、待测液体、小石块、细绳子。

步骤：

1）用细绳系住小石块，用弹簧秤称出小石块的重力G；

2）将小块浸没入水中，用弹簧秤称出小石的视重；

3）将小块浸没入待测液体中，用弹簧秤称出小石块的视重。

计算表达：。

注意，用此种方法的条件是：待测液体不溶于水，待测液体的密度小于水的密度。

4、密度计法

器材：密度计、待测液体。

方法：将密度计放入待测液体中，直接读出密度。

常见物质密度

（在常温常压下，单位：g/cm³）

固体物质 密度()

泡沫塑料 0.01～0.03

铜 8.9

铁 7.8

白口铸铁 7.40～7.70

灰口铸铁 6.60～7.40

可锻铸铁 7.20～7.40

铸钢 7.80

玻璃 2.4～2.8

石蜡 0.9

干松木 0.5

木材 0.4～0.9

冰 0.9

铅 11.3

银 10.5

铬钼铝钢 7.65

锌 7.10

铜 8.9

高强度合金钢 7.82

工业纯铁 7.87

锂 0.534

钾 0.87

钠 0.97

碳素工具钢 7.85

铷 1.53

钙 1.55

镁 1.74

白磷 1.83

铍 1.85

铯 1.87

黄色砷 2.0

纯铝 2.70

硫 2.07

红磷 2.20

锇 22.6

铬镍钨钢 7.80

镍铬合金 8.72

普通碳素钢 7.85

易切钢 7.85

铸镁 1.80

铍青铜 8.30

优质碳素钢 7.85

锰钢 7.81

轴承钢 7.81

铸锌 6.86

气体

氢气 0. 00009

氦气 0. 00018

氖气 0. 00090

氮气 0. 00125

氧气 0. 00143

氟气 0. 001696

氩气 0. 00178

臭氧 0. 00214

氨气 0. 00077

氙气 0.00374

氙气 0. 00589

氡气 0. 00973

煤气 0. 00060

一氧化碳 0. 00125

氯气 0. 00321

硫化氢 0.00154

氯化氢 0. 00164

甲烷 0. 00078

氧化氮 0. 00134

硫化氢 0. 00154

乙炔 0. 00117

乙烷 0. 00136

丙烷 0.00201

丙烯 0.00192

二氧化碳 0. 00198

二氧化硫 0.00293

碘化氢 0.00566

一氧化二氯 0.00389

一氧化二氮 0.00198

溴化氢 0.0350

空气 0.00129