密度

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密度 (中文字幕可供選擇) - 教育局教育多媒體 (edcity.hk)

1) 阿基米德的故事

阿基米德先生是古希臘哲學家、數學家 物理學家、發明家、工程師、天文學家。早前國王召見他，給了他一道難題。 事情是這樣的。「工匠，這是鑄造王冠所需的黃金請你，替我鑄造一頂充滿氣勢的王冠。 我要出席一個很重要的宴會。」「這頂王冠果然很有氣勢，手工很好。 工匠，你想要甚麼？國王賜給你。」「 國王陛下，在下沒有任何東西想要。 能夠為陛下鑄造這頂王冠已經很榮幸 。」「阿基米德， 我召你入王宮是想請你幫忙。」「 國王請吩咐。」「 我懷疑這頂王冠是假的， 不是由純黃金鑄成的， 可能摻了一些廉價的銀， 工匠則將黃金據為己有。 但我想不到方法證明他有這樣做？ 阿基米德，你替我想想 怎樣呢……怎樣呢…… ？」

「阿基米德先生， 洗澡水已預備好，你可以洗澡了。 你已經幾天沒洗澡了， 不可以弄壞、刮花那頂王冠 ，怎樣才可知工匠有沒有摻了銀呢？ 」阿基米德留意到溢出水的份量其實等於 浸於水中身體的體積 ，於是說：「我找到方法了。」 其實，阿基米德要處理的事， 就是要確定王冠的密度是否等於純金的密度。

影響密度的因素

在特定體積下，密度受兩個因素影響。 粒子排得越密，密度越高 。另外，不同種類的粒子質量並不一樣。 一般而言，粒子越重，密度越高。 銀的密度比黃金的低。 同樣的重量， 一公斤的銀比一公斤的黃金佔更大體積。 若工匠在王冠摻入了銀， 由於銀較黃金輕，即是密度較低，為了保持王冠的重量不變 。他一定要加多些銀才可。 這樣王冠的體積就會增大 。

不同的物質有不同的密度。 這裡有8立方厘米的水， 電子秤顯示它的質量為8克。 同樣是8立方厘米， 但是質量就完全不同。 相對於8立方厘米的水 ，相同體積金屬粒的質量就大很多 ，有的質量比水的大10倍以上。

浮或沉

甚麼會沉？甚麼會浮？ 是甚麼令物件浮起和下沉？ 其實這與密度有關。 密度是物質的緊密程度？ 說得也對，但嚴謹的說法是， 密度是一個單位體積內所含的質量。 然則在相同的體積下質量較小的物質，密度較低；而質量越大，密度越高。

本質上，木的密度比水的低 。所以，即使將大塊的木放入水中， 它也會浮起 。

密度塔

浮和沉是與密度有關的。在密度塔中，即是在底層的密度較高 ，在頂層的密度較低。 一個密度塔的實驗製成品可以由蜜糖、粟米糖醬、楓糖醬、植物油 染了顏色的甘油和染了顏色的水所組成。在密度塔中，有一些東西不浮不沉，在甘油上面，哥爾夫球和車厘茄浮在甘油那層， 即其密度比甘油的低。鋼螺絲和彈珠則沉到底部，表示它們的密度比其他液體和固體的高。 膠積木浮在植物油的那層， 對比這幾種液體和固體， 它的密度應該是最低的。 同一體積的銅與水比較，銅的質量較大， 即是銅的密度較水的高，所以銅會沉在水底 。鐵的密度很高 所以應該會下沉。

為什麼鐵船可以浮在上面？

同一體積的泥膠，質量比水的大， 它會下沉。但當形狀改變了，物件的整體體積便增加了， 體積增加了，但質量沒有改變。 於是，整體的密度就降低了 ，降得比水的更低，所以產生浮力。 船就可以浮在水面上 。

應用密度的例子

日常生活也有應用密度原理的例子。 如二氧化碳滅火筒， 燃燒是一個需要氧氣的過程。 二氧化碳滅火筒的原理 ，就是把氧氣趕走。 因為二氧化碳的密度較氧氣的高， 當二氧化碳被噴到燃料的上方， 較高密度的二氧化碳就會沉到底部， 並將密度較低的氧氣推開。 因為火堆中的燃料沒有了氧氣┬ 燃燒就會停止。

伽俐略溫度計是十七世紀早期發明的測溫儀， 它運用了密度的概念來測量溫度。伽俐略溫度計的構造， 是由一個充滿無色液體的玻璃管和數個內有液體的玻璃球組成。 每個玻璃球都與一個指示溫度的， 小金屬標籤相連標籤上刻有一個數值和溫度符號。每個玻璃球的密度與其他玻璃球的都略有不同。外面的溫度變化影響了玻璃管內無色液體的温度， 而隨著液體溫度變化， 無色液體會膨脹或收縮。無色液體的密度因此改變。在某温度下， 玻璃管內的無色液體有某個密度。 若玻璃球的密度比無色液體的低， 就會浮上來， 密度比無色液體的高就會下沉。

平時我們看見的熱氣球所以能夠向上升空，是因為熱氣球上的加熱器。當氣囊內的空氣被加熱，溫度升高。 氣囊內的氣體受熱膨脹， 氣體的密度就降低。 當氣囊氣體的密度比它周圍環境的氣體的密度低， 而由此產生的淨浮力大於氣球本身和搭載物的重量時，氣球就可以浮升。