密度及相關概念

密度及相關概念

在物理學中，密度是指某種物質的質量與(yu) 該物質體(ti) 積的比值，其公式為(wei) ：

ρ = m / V

ρ—物質的密度，kg/m³；

m—物質的質量，kg；

V—物質的體(ti) 積，m³。

密度是物質的物理特性之一，不同物質的密度一般不同，反映了不同物質的不同性質，因此，可以根據密度來鑒別物質。密度不隨物質形狀和空間地理位置的變化而變化，但因物質的狀態、溫度、壓強的改變而改變。例如，水的三種狀態冰、水、水蒸汽密度不同；蒸汽鍋爐中，同樣是水蒸汽，因壓強不同，蒸汽密度也不同。

密度在使用過程中，由於(yu) 應用領域不同，物質形態差異，對其體(ti) 積的定義(yi) 有較大的區別，例如，對於(yu) 塊狀金屬，其體(ti) 積為(wei) 排開水的容積；對於(yu) 玉米、小米等糧食，更關(guan) 心其堆體(ti) 積；而對於(yu) 多孔材料，需要了解其骨架體(ti) 積。為(wei) 此，需要對體(ti) 積進行嚴(yan) 格的定義(yi) 。根據應用需求，體(ti) 積可分為(wei) 密實體(ti) 積、自然體(ti) 積和堆體(ti) 積三類。

(1) 密實體(ti) 積

密實體(ti) 積是指密實狀態下的體(ti) 積，即指構成材料的固體(ti) 物質本身的體(ti) 積。例如：翡翠、鋼板、瑪瑙、橡膠等。

(2) 自然體(ti) 積

自然體(ti) 積是指自然狀態下的體(ti) 積，即指固體(ti) 物質的體(ti) 積與(yu) 全部孔隙體(ti) 積之和。例如：麵包，表麵有象蜂窩一樣的開孔，內(nei) 部則是如同氣泡一樣的封閉孔。類似材料很多，木頭、透氣磚、分子篩、活性炭、泡沫等。

(3) 堆積體(ti) 積

堆積體(ti) 積是指自然狀態下的體(ti) 積與(yu) 顆粒之間的空隙之和。日常生活中*常見，例如：糧食、水泥、土壤等。

密度的相關(guan) 概念，如體(ti) 積密度、表觀密度、真密度等均與(yu) 上述三個(ge) 體(ti) 積密切相關(guan) 。以多孔材料為(wei) 例，其體(ti) 積包括開口孔隙、閉口孔隙和固體(ti) 三部分，如下圖所示。深入材料內(nei) 部，構成封閉狀，不與(yu) 外界相通的孔為(wei) 閉孔，所有的閉孔體(ti) 積之和為(wei) 閉口孔隙。一端在材料表麵開口，另一端深入材料內(nei) 部，稱為(wei) 盲孔；一端在材料表麵開口，穿過材料到另一端表麵也存在開孔，稱為(wei) 貫通孔；一端在材料表麵開孔，深入材料內(nei) 部後，又產(chan) 生若幹相通的分支，這些分支均通過主孔與(yu) 材料表麵相通，稱為(wei) 交聯孔。盲孔、貫通孔和交聯孔都具有一個(ge) 共性，即有一端與(yu) 外界相通，所以這類孔統稱為(wei) 開孔，由這些孔構成的開孔體(ti) 積之和即為(wei) 開口孔隙。

1—固體(ti)   2—閉口孔隙  3—開口孔隙（盲孔） 4—開口孔隙（交聯孔）  5—開口孔隙（貫通孔）

圖11多孔材料自然狀態下體(ti) 積示意圖

有了上述的定義(yi) 和基本知識，對一些概念的詮釋便容易理解。設多孔材料中的固體(ti) 骨架部分的質量為(wei) m，由於(yu) 開孔孔隙與(yu) 閉口孔隙內(nei) 填充的為(wei) 氣體(ti) ，其質量可忽略不計，即多孔材料總質量與(yu) 固體(ti) 骨架質量相等，也為(wei) m，固體(ti) 物質構成的體(ti) 積為(wei) V_固，閉口孔隙體(ti) 積為(wei) V_閉，開口孔隙體(ti) 積為(wei) V_開。