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密度计算器

选择您需要求解的量——密度、质量或体积——以任意单位输入另外两个量,即可得到答案及计算过程、以九种单位表示的密度,并与常见材料比对。选择一种流体即可查看物体是下沉还是上浮。免费,无需注册。

求解

结果

2.70 g/cm³

密度

54.0 g

质量

20.0 cm³

体积

2.70

相对密度(4 °C 时的水 = 1)

与 铝 接近(密度 2.7 g/mL)。仅凭密度无法确定材料:合金、孔隙率和温度都会使其改变。

它在 水(20 °C) 中下沉。

物体 2.70 g/mL,对比流体 0.9982 g/mL。

计算过程

ρ = m ÷ V

ρ = 54.0 g ÷ 20.0 mL = 2.700 g/mL

以其他单位表示的密度

单位数值
g/mL2.70
g/cm³2.70
kg/L2.70
g/L2700
mg/mL2700
kg/m³2700
lb/ft³169
lb/in³0.0975
lb/gal (US)22.5

参考密度

材料g/mL (g/cm³)kg/m³
空气(干燥)0.0012041.204
乙醇0.7893789.3
冰(0 °C)0.917917
水(20 °C)0.9982998.2
海水1.0251025
甘油1.2611261
铝2.72700
铁7.877870
铜8.968960
银10.510500
铅11.311300
水银13.5513550
金19.319300

约 20 °C 时的典型值,数据取自《CRC 化学与物理手册》。海水为近似值(盐度 35 g/kg),空气为 101.325 kPa 下的干燥空气。实际样品会有所不同。

如何使用密度计算器

  1. 1. 选择未知量。 密度、质量或体积。
  2. 2. 以各自的单位输入另外两个量。 质量可用微克到磅,体积可用微升到立方英尺和美制加仑,密度可用 g/mL、kg/m³、lb/ft³ 等单位。答案会以您在旁边选择的单位显示。
  3. 3. 可选:选择一种流体。 计算器会将物体的密度与水、海水、乙醇、甘油、水银或您输入的密度进行比较,并判断其下沉还是上浮。
  4. 4. 阅读结果。 您会得到计算过程、相对密度、参考表中接近的材料(如有),以及以每种受支持单位表示的密度。

密度公式

密度

ρ = m / V

质量

m = ρ × V

体积

V = m / ρ

密度 ρ 是单位体积的质量。国际单位制中的单位是 kg/m³,但化学中通常使用 g/cm³,由于 1 毫升恰好等于 1 立方厘米,它与 g/mL 相同。20 °C 时水的密度为 0.9982 g/mL,因此以 kg/m³ 表示则为 998.2;两种单位制之间相差 1,000 倍,这是最常见的错误来源。密度随温度变化,对气体而言还随压强变化,因此不注明温度的密度是不完整的。

示例

密度(默认输入)。 一个金属块的质量为 54.0 g,体积为 20.0 cm³。ρ = 54.0 g ÷ 20.0 cm³ = 2.70 g/cm³。这相当于 2700 kg/m³ 或 169 lb/ft³,与参考表中铝的 2.70 g/mL 相符。由于 2.70 大于 0.9982,它在水中会下沉。

由密度求质量。 250.0 mL 乙醇重多少?乙醇的密度为 0.7893 g/mL,因此 m = 0.7893 × 250.0 = 197.3 g。

由质量求体积。 500.0 g 水银的体积是多少?取 ρ = 13.55 g/mL,V = 500.0 ÷ 13.55 = 36.90 mL——对于一种很重的液体而言,这是一个很小的体积。

沉浮判断。 冰的密度为 0.917 g/mL,液态水为 0.9982 g/mL,因此冰会浮在水面,其体积的 0.917 ÷ 0.9982 = 91.9% 位于水面以下。在海水(约 1.025 g/mL)中,这一数字约为 89.5%,这也是“大部分冰山都在水下”这一说法的由来。

测量不规则物体的体积

将物体缓慢放入装有部分水的量筒中,读出液面上升的刻度,两者之差即为其体积(排水法)。这适用于任何不会浮起或溶解的固体。对于可以测量尺寸的物体,使用几何公式:立方体为边长的立方,圆柱体为 πr²h。请使用 有效数字计算器 确定质量和体积应保留的有效数字位数。

相对密度与常见错误

相对密度,又称比重,是某种物质的密度与水的密度之比,无单位。计算器以 4 °C 时的水(0.999975 g/mL)为除数,因此其数值与以 g/mL 表示的密度几乎相同。

  • 混淆 g/mL 与 kg/m³。 1 g/cm³ 等于 1000 kg/m³。如果答案偏大或偏小一千倍,请先检查单位。
  • 使用了错误的温度。 液体受热会膨胀,密度随之下降;给出密度时请注明温度。
  • 以为密度可以识别材料。 合金、孔隙和杂质都会改变密度,因此相符只是提示,而不是证明。
  • 混淆质量与重量。 密度使用的是质量。如果您的天平以牛顿或磅力为单位,请先换算;单位转换器 可以帮助您。

常见问题

密度的公式是什么?
密度等于质量除以体积,ρ = m/V。变形后,质量等于密度乘以体积,体积等于质量除以密度。请保持单位一致:克与毫升得到 g/mL,千克与立方米得到 kg/m³。
水的密度是多少?
在 20 °C 时,纯水的密度为 0.9982 g/mL(998.2 kg/m³),在约 4 °C 时达到最大值,约为 0.99997 g/mL。由于它非常接近 1 g/mL,许多快速计算会把 1 mL 水当作 1 g。这对粗略计算没有问题,但用于精确测量则不行。
如何判断物体会下沉还是上浮?
比较密度。密度小于流体的物体会上浮,浸入水下的体积比例等于两种密度之比;密度大于流体的物体会下沉。计算器可对水、海水、乙醇、甘油、水银或您选择的流体进行此判断。
如何将 g/cm³ 换算为 kg/m³?
乘以 1,000:2.70 g/cm³ 即 2700 kg/m³。反方向则除以 1,000。同样的系数也可将 g/mL 换算为 kg/m³,将 kg/L 换算为 g/L。
密度与相对密度有什么区别?
密度有单位(g/mL、kg/m³);相对密度是某种物质的密度与水的密度之比,因此无量纲。在公制下,两者以 g/mL 表示时数值几乎相同,这也是为什么液体(如尿液、电池酸液和葡萄汁)常以相对密度表示。
为什么我测得的密度与表中数值不同?
参考值针对特定温度下的纯物质。实际样品可能含有杂质或空隙,而用排水法或直尺测量体积也会带来各自的不确定度。相对于表中值的百分误差可以显示差距有多大;请使用百分误差计算器进行计算。

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