密度及相關(guān)概念

在物理學(xué)中，密度是指某種物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)體積的比值,，其公式為：

ρ = m / V

ρ—物質(zhì)的密度,，kg/m³；

m—物質(zhì)的質(zhì)量,，kg,；

V—物質(zhì)的體積，m³,。

密度是物質(zhì)的物理特性之一,，不同物質(zhì)的密度一般不同，反映了不同物質(zhì)的不同性質(zhì),，因此,，可以根據(jù)密度來鑒別物質(zhì)。密度不隨物質(zhì)形狀和空間地理位置的變化而變化,，但因物質(zhì)的狀態(tài),、溫度、壓強的改變而改變,。例如,，水的三種狀態(tài)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,，由于應(yīng)用領(lǐng)域不同,，物質(zhì)形態(tài)差異，對其體積的定義有較大的區(qū)別,，例如,，對于塊狀金屬，其體積為排開水的容積,；對于玉米,、小米等糧食,，更關(guān)心其堆體積；而對于多孔材料,，需要了解其骨架體積,。為此，需要對體積進(jìn)行嚴(yán)格的定義,。根據(jù)應(yīng)用需求,，體積可分為密實體積、自然體積和堆體積三類,。

(1) 密實體積

密實體積是指密實狀態(tài)下的體積,，即指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積。例如：翡翠,、鋼板,、瑪瑙、橡膠等,。

(2) 自然體積

自然體積是指自然狀態(tài)下的體積,，即指固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和。例如：面包,，表面有象蜂窩一樣的開孔,，內(nèi)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) 堆積體積

堆積體積是指自然狀態(tài)下的體積與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(guān)概念，如體積密度,、表觀密度,、真密度等均與上述三個體積密切相關(guān)。以多孔材料為例,，其體積包括開口孔隙,、閉口孔隙和固體三部分，如下圖所示,。深入材料內(nèi)部,，構(gòu)成封閉狀,，不與外界相通的孔為閉孔，所有的閉孔體積之和為閉口孔隙,。一端在材料表面開口，另一端深入材料內(nèi)部,，稱為盲孔,；一端在材料表面開口，穿過材料到另一端表面也存在開孔,，稱為貫通孔,；一端在材料表面開孔，深入材料內(nèi)部后,，又產(chǎn)生若干相通的分支,，這些分支均通過主孔與材料表面相通，稱為交聯(lián)孔,。盲孔,、貫通孔和交聯(lián)孔都具有一個共性，即有一端與外界相通,，所以這類孔統(tǒng)稱為開孔,，由這些孔構(gòu)成的開孔體積之和即為開口孔隙。

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

圖11多孔材料自然狀態(tài)下體積示意圖

有了上述的定義和基本知識,，對一些概念的詮釋便容易理解,。設(shè)多孔材料中的固體骨架部分的質(zhì)量為m，由于開孔孔隙與閉口孔隙內(nèi)填充的為氣體,，其質(zhì)量可忽略不計,，即多孔材料總質(zhì)量與固體骨架質(zhì)量相等，也為m,，固體物質(zhì)構(gòu)成的體積為V_固,，閉口孔隙體積為V_閉，開口孔隙體積為V_開,。