水的密度

水的密度是多少?這個問題可能困擾了很多人,有人會說水的密度是 1,也有人會說水的密度不一定是 1,到底哪個答案才是正確的呢?

實際上,水的密度是會隨的溫度的不同而改變的,在了解這個問題之前,我們應該先研究"密度"的定義,這樣會比較清楚一點。

所謂密度的定義是指一物質單位體積下的質量,如果用數學來表示的話,可以定義為物體的質量除以體積,寫成公式會是這樣子。

水的密度公式

公式中的ρ是密度,m是質量,V是體積。

密度的計算公式很簡單,不過用來計算水的密度不能這麼簡單,因為水的體積與溫度有關係,一搬來說 4°C 的水體積最小,水溫低於 4°C 或高於 4°C 都會讓體積變大,換句話說,水的密度在 4°C 的時候是最大的,經過精密的計算,水在 4°C 的時候,密度為 999.999,趨近於 1,所以如果說水的密度在 4°C 的時候是 1 也是正確的,這裡稍微整理水在幾個不同溫度的密度。
  • 100°C 時水的密度是 958.097。
  • 80°C  時水的密度是 971.722。
  • 60°C  時水的密度是 983.211。
  • 40°C  時水的密度是 992.247。
  • 20°C  時水的密度是 998.234。
  • 10°C  時水的密度是 999.728。
  • 4°C  時水的密度是 999.999(趨近於 1)。
  • 0°C  時水的密度是 999.868。
  • -10°C  時水的密度是 998.156。
  • -20°C  時水的密度是 993.683
以上是有點精確又有點粗淺的參考值,因為真的用精確的純水體積算出來,可以到小數點後非常多位,我們這裡僅取到小數點後三位,提供各位讀者們參考。

水的密度與大自然的關係

在自然界中有許多生活在水裡的動植物,如魚類、蝦、貝類、螃蟹、水生植物 ... 等,如果寒冷的天氣讓水溫降至 0°C,水中的許多生物將無法生存,奇妙的地方就在於水的密度在 4°C 才是最大的,換句話說,4°C 的水會沉在最底下,儘管水面結冰了,水底的溫度可能還有 4°C 左右,足以上很多水生動植物生存並度過寒冬,大自然就是這麼的神奇。

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分享於 2015-12-13 - 更新於 2017-08-03