相对密度

密度定义为单位体积物质中的质量量，因为每种物质都有不同的密度。通过这篇文章，我们将介绍什么是相对密度，与相对密度相关的计算以及各种物质的密度。

观察不同的液体如何形成不同的层。不同的物质具有不同的密度，这意味着对于相同的体积，不同的物质重量不同，因此较重的物质倾向于沉降在底部，就像蜂蜜一样，而在油等较轻的物质的情况下，它们倾向于漂浮在顶部。

相对密度

我们将物质的密度定义为单位体积物质的质量。 SI 的密度单位以千克每米立方 (kgm ^-3 ) 给出。在特定条件下，任何给定物质的密度始终保持不变。任何物质的密度都是它的特性。主要是针对不同的物质而有所不同。例如，金属金的密度为19300 kg m ^-3 ，而水的密度为1000kgm ^-3 。任何给定物质样品的密度都可以帮助我们确定其纯度。与水相比，表达物质的密度总是很容易的。

比重或相对密度与密度的区别在于，在常温常压下，每1立方厘米1克是水的密度，这个密度被视为标准，而任何其他物质（通常液体）的密度总是相对于此计算，称为相对密度或比重。

因此，比重是物质的质量与参考物质的质量之比。下面给出了计算它的公式。

相对密度=物质的密度/水的密度

它没有单位，因为它是相似数量的比率。

物质的比重告诉我们物体是浮还是沉，它为我们提供了相对质量或相对密度的概念。人们认为，如果物质的给定比重低于 1，那么它会漂浮，如果它大于 1，它会下沉。

下表显示了不同的材料密度。

Substance	Density(kgm-3)
WATER	1000
DIESEL	860
GASOLINE	725
SILVER	10500
GOLD	19300
AIR	1.18
MERCURY	13600
BLOOD	1600
COPPER	8900

从表中我们可以看出，不同的材料具有不同的密度值。需要注意的是，这些测量是基于一定的温度和压力进行的。因为每次改变物理条件可能会给出不同的密度值，因为密度取决于这些因素。

影响相对密度的因素

如上所述，相对密度是物质的密度与水的密度之比。因此，任何物质或水的密度变化都会影响相对密度比，因此以下是影响任何物质密度并间接影响相对密度的因素。

• 温度- 密度是每单位体积的质量，如果体积发生变化，它会发生变化，因为质量不会发生变化，直到我们向其中添加更多相同的材料。增加物质的体积会降低密度，反之亦然。如果我们加热或冷却物质，我们可以改变体积。它会相应地改变其密度，因此体积与密度成反比。因此，温度升高也与密度成反比，因为如果温度升高，它会增加体积。
• 压力-例如，假设我们将一杯水从地球带到太空，由于没有压力，它会尽快蒸发。然而，由于体积增加，其密度降低。随着我们继续增加压力，密度也随着分子之间的吸引力增强而成比例地增加，并且分子间空间变得更小，从而增加其密度。所以我们可以说压力与材料的密度成正比。
• 物质的性质-从公式中可以清楚地看出，密度是任何材料的特征，因此相对密度完全取决于物质的性质以及一定温度下的水的性质。

计算相对密度的不同方法：

• 浮力法
• 比重计
• 静水平衡
• 浸体法
• 比重计法
• 固体的空气比较比重瓶法
• 振荡密度计

比重计

任何液体的相对密度都是用比重计测量的。球茎完全附着在具有恒定横截面积的茎上。比重计首先漂浮在参考液体中（浅蓝色），并标记位移（茎中液体的水平）（用蓝线）。在实践中，参考可以是水。

然后比重计漂浮在密度未知的液体中。然后记录位移的变化。在所描绘的示例中，比重计已掉入绿色液体中；因此其密度低于参考液体的密度。比重计漂浮在两种液体中是很重要的。应用位移变化等简单物理原理有助于确定相对密度。

比重计

比重瓶用于确定液体的密度。它通常由玻璃制成，带有一个合适的毛玻璃塞，毛细管穿过它，这样气泡就可以从设备中逸出。它可以通过参考适当的工作流体（例如水或汞）来计算液体的密度。

如果烧瓶是空的，装满水，装满需要相对密度的液体，则可以很容易地计算出相对密度。颗粒密度也用比重瓶计算。比重瓶充满已知密度的液体，已知重量的粉末完全不溶于其中。计算出置换液体的重量，从而计算出粉末的相对密度。

数字密度计

基于静水压力的仪器：

它使用帕斯卡原理，该原理指出，任何液体或流体的垂直柱内两点之间的压力差取决于两个给定点之间的垂直距离、流体的密度和重力。这广泛用于储罐计量应用，作为液位测量和近似和密度测量的便捷手段。

振动元件传感器：

它需要一个与感兴趣的流体接触的振动元件。该特定元件的共振频率被测量，并通过完全取决于元件设计的特性与流体密度相关。在用于精确测量相对密度的新实验室中，使用振荡 U 型管仪表。因此，它们被用于酿造、蒸馏、制药、石油和其他行业。

超声波换能器：

强大的超声波从采集的源通过我们感兴趣的流体进入金属探测器，该探测器测量行波的声学光谱。流体特性如密度和粘度可以从光谱中确定。

基于辐射的测量仪：

辐射从远处通过我们感兴趣的流体进入闪烁探测器或计数器。每当流体密度增加时，检测到的流动辐射或“计数”就会减少。来源通常被认为是放射性同位素铯 137，半衰期约为 30 年。这样做的一个优点是仪器不需要与流体接触。

浮力传感器：

浮子在均匀液体中产生的浮力等于被浮子排开的液体的重量。由于浮力是线性的，因此浮力的测量通常会产生液体密度的测量。当物体头垂直浸入液体中时，浮子会稍微垂直移动，并且浮子的位置控制着非常有效的永磁体的位置，该永磁体的位移通常由同心的霍尔效应线性位移传感器阵列感应。传感器的输出信号在专用电子机器中混合，该电子机器提供单个输出电压，其幅度是要测量的量的直接线性测量。

示例问题

问题1：假设银的相对密度为10.8。水的密度为1000 kgm ^-3 。 SI单位中银的密度是多少？

解决方案：

Given,

Relative density of silver = 10.8

Density of water = 1000 kgm^-3.

We know that,

Relative density =Density of silver/Density of water

Density of silver= Relative density \times Density of water

Density of silver= 10.8 x 10³kgm^-3.

Hence, the density of silver is 10800kgm^-3

问题 2：什么是相对密度及其 SI 单位？

回答：

The relative density or specific density is the ratio of density of a substance with respect to the density of water at 40 C. Since the units for both the numerator and denominator in the ratio are same, they cancel each other. Therefore, relative density has no units. The density of any substance defined as mass per unit volume. Hence, its SI unit is: kg/m3.

问题3：说出密度和体积的区别？

回答：

Volume – States that how much space a material or substance takes up. Mass – It is a measurement of the amount of matter present in an object or substance. Density – It is defined as how much space a material or substance takes up (its volume) with respect to the amount of matter in that object or material (its mass).

问题4：假设汞的密度为13600 kgm ³ 。水的密度为1000 kgm ³ 。 SI单位中汞的相对密度是多少？

解决方案：

Given,

Density of mercury = 13600kgm^-3

Density of water = 1000 kgm^-3.

We know that,

Relative density =Density of mercury/Density of water 

\therefore Relative density =13600/1000 = 13.6

Hence the relative density of mercury is 13.6.

问题5：假设铁的密度为7800 kgm ^-3 。水的密度为1000 kgm ^-3 。 SI单位中铁的相对密度是多少？它是否大于汞的相对密度 13.6？铁棒会沉入其中还是漂浮？

解决方案：

Given,

Density of iron = 7800kgm^-3.

We know that,

Relative density =Density of mercury/Density of water

Relative density $=\frac{7800}{1000 }= 7.8$

Hence, the relative density of iron is 7.8.

As its relative density is lower than mercury it will float in it.

问题6：假设柴油的密度为860 kgm ^-3 。水的密度为1000 kgm ^-3 。 SI单位中柴油的相对密度是多少？

解决方案：

Given,

Density of diesel = 860 kgm^-3

We know that,

Relative density =Density of diesel/Density of water

Relative density $=\frac{860}{1000 } = 0.86$

Hence the relative density of diesel is 0.86

问题7：假设金的密度为19300 kgm ^-3 。水的密度为1000 kgm ^-3 。 SI单位中黄金的相对密度是多少？它会漂浮在相对密度为 13.6 的水银中和相对密度为 1 的水中吗？

解决方案：

Given,

Density of gold = 19300kgm^-3

We know that,

Relative density =Density of gold/Density of water

Relative density $=\frac{19300}{1000 } = 19.3$

Hence the relative density of gold is 19.3.

So it will not float in both mercury and water as it has a greater density.

问题8. 假设铜的密度为8900 kgm ^-3 。水的密度为1000 kgm ^-3 。 SI单位中铜的相对密度是多少？

解决方案：

Given,

Density of copper = 8900 kgm^-3

We know that,

Relative density =Density of copper/Density of water

Relative density $=\frac{8900}{1000 }=8.9$

Hence the relative density of iron is 8.9

问题9：假设铁的密度为7800 kgm ^-3 。水的密度为1000 kgm ^-3 。 SI单位中铁的相对密度是多少？它是否大于汞的相对密度 13.6？铁棒会沉入其中还是漂浮？用密度为 19300 的金制成的棒会发生什么？

解决方案：

Given,

Density of iron = 7800kgm^-3

Density of gold = 19300kgm^-3

We know that,

Relative density $=\frac{Density of gold}{Density of water }$

Relative density$=\frac{19300}{1000 } = 19.3$

Hence the relative density of gold is 19.3.

Also the relative density of mercury can be found.

Relative density =Density of mercury/Density of water 

Relative density $=\frac{7800}{1000 }= 7.8$

Hence the relative density of iron is 7.8.

As iron has a relative density that is lower than mercury it will float in it and the rod of gold will sink as it has a greater relative density.