⚖️ 密度计算器

由质量与体积计算密度（ρ = m / V），或由已知密度反推质量、体积，同时显示比重。

计算模式

质量

密度

体积

这是什么工具？

密度是物质的基本内涵性质，表达单位体积内所含的质量，定义为比值 ρ = m / V，其中 ρ（希腊字母 rho）为密度，m 为质量，V 为体积。密度的 SI 单位是千克每立方米（kg/m³），但在实验室与日常情境中，克每立方厘米（g/cm³）更常使用；两者的换算为 1 g/cm³ = 1000 kg/m³。由于密度是内涵性质，它不取决于物质的量——一滴水银和一整池水银的密度相同，尽管质量和体积天差地别。密度决定物体的浮沉：密度小于水的物质（ρ < 1.0 g/cm³）会浮起，密度较大的会沉下，这就是为什么软木（0.24 g/cm³）浮在水面而钢钉（7.87 g/cm³）沉到底部。温度与压力都会影响密度，因为多数材料受热膨胀、冷却收缩，因此精确的密度值都会标注测量温度。本密度计算器支持三个方向的运算——由质量与体积算密度、由密度与体积算质量、或由质量与密度算体积——同时显示比重，即材料密度与 4 °C 水密度（约 1.0 g/cm³）的无量纲比值。比重广泛用于酿造、宝石学与医学，因为可以用液体比重计测量而无需知道水的绝对密度。相关计算方面，在质量与摩尔浓度之间换算时，我们的摩尔浓度计算器相当实用；酸碱相关工作则可参考 pH 计算器。需要化合物的摩尔质量时，分子量计算器是理想搭档；物理取向的用户可探索加速度计算器与力计算器，处理涉及高密度物体的力学问题。

运作原理

本计算器有三种模式可从下拉菜单切换。在"计算密度"模式下，你输入质量与体积，工具返回 ρ = m / V 以及比重 SG = ρ / 1.0。在"计算质量"模式下，你输入密度与体积，工具返回 m = ρ × V。在"计算体积"模式下，你输入质量与密度，工具返回 V = m / ρ。单位选择器让你自由搭配质量单位（g、kg）与体积单位（mL、cm³、m³、L），计算器在套用公式前会自动完成所有内部换算。下表列出五种常见材料在室温（20 °C、1 atm）下的密度： | 材料 | 密度 (g/cm³) | 密度 (kg/m³) | 说明 | |---|---|---|---| | 水 (4 °C) | 1.000 | 1000 | 比重的参考基准 | | 金 | 19.32 | 19,320 | 最密的金属之一 | | 铁 | 7.87 | 7870 | 与结构钢相近 | | 铝 | 2.70 | 2700 | 轻量化结构金属 | | 空气 (20 °C) | 0.001225 | 1.225 | 气体密度约为液体的千分之一 | 举例来说，500 g 的铝块体积为 V = m / ρ = 500 / 2.70 ≈ 185.2 cm³，而 100 cm³ 的金质量为 m = ρ × V = 19.32 × 100 = 1932 g。

使用方法

选择模式——计算密度、质量或体积。
输入已知数值（质量 + 体积、密度 + 体积，或质量 + 密度）。
选择适当的质量单位（g 或 kg）与体积单位（mL、cm³、m³ 或 L）。
检查输入——对温度敏感的测量应注明参考温度。
按下计算按钮，即可看到结果与（密度模式下的）比重。

常见问题

密度和比重有什么区别？

密度是绝对量，单位为质量每体积（如 g/cm³ 或 kg/m³）。比重是材料密度与 4 °C 水密度（约 1.0 g/cm³）的无量纲比值。因为比重是比值，不管用 g/cm³ 或 kg/m³ 都会得到相同的数值，非常适合跨单位比较。

为什么水的密度会随温度变化？

水分子在不同温度下的排列略有不同。水在 4 °C 时达到最大密度（约 0.99997 g/cm³），低于 4 °C（趋向结冰）或加热时都会膨胀。这种不寻常的行为正是冰会浮在水面上、湖泊从表面往下结冰以保护水中生物的原因。

如何测量不规则形状物体的密度？

使用排水法：在量筒中部分装水、记录水位，将物体没入水中再记录新水位。两次水位差即为物体体积。用物体的干燥质量除以该体积即得密度。若物体比水轻，可用重物将其压入水中，或改用比重瓶。

负的比重是什么意思？

普通物质的比重不可能为负。若得到负值，代表输入质量或体积时出现了正负号错误，或使用了负密度。请重新检查输入——真实材料的质量、体积与密度永远为正。

为什么气体的密度远低于固体和液体？

在气体中，分子之间的平均距离很大（约为分子本身直径的 10 倍），因此体积大部分是空无一物的空间。在固体与液体中，分子几乎互相接触。压缩气体会减少空隙、成比例提高密度，这就是为什么气体密度对压力与温度都很敏感。

可以用这台计算器计算粉体的堆积密度吗？

可以，但请注意堆积密度包含了颗粒间的空气间隙，因此低于固体材料的真实（骨架）密度。粉体的堆积密度还取决于堆叠的紧密程度（振实 vs 未振实），因此报告堆积密度时请务必标明测量方法。

这台计算器适用于混合物与合金吗？

适用，只要知道混合物的总质量与总体积即可。结果是混合物的平均（体）密度。对合金与溶液而言，密度通常不是各成分密度的简单加权平均，因为混合可能改变堆叠方式；最可靠的结果是直接测量混合物的质量与体积。

免责声明：本密度计算器仅供教育与一般信息用途。工程、医疗或安全关键决策应以认证的材料数据表与实验室测量为准，而非一般教科书的密度值。

技巧与建议

报告密度值时请务必同时标注温度，因为多数材料受热膨胀——水的密度从 0 °C 的 0.99987 g/cm³ 变化到 20 °C 的 0.99821 g/cm³，差异虽小却影响精密的比重计读数。测量不规则固体的密度时，排水法可以直接给出体积：记录量筒中水面的前后刻度差，即为物体体积。对多孔或吸水材料，请先涂上一层薄防水层，否则水会渗入孔隙导致体积偏低。比重没有单位，因此很适合跨单位系统比较材料，但请记住它是以 4 °C 的水为参考——使用不同的参考温度会使数值略微偏移。对气体密度而言，压力与温度同等重要（理想气体定律：ρ = PM/RT），因此未标注压力的气体密度是不完整的。若你在处理溶液、需要摩尔浓度而非质量浓度，请在确定密度后切换到摩尔浓度计算器。