比重與密度有什麼差別?
比重與密度的主要差異在於,比重是無因次的,也就是沒有單位;而密度則有單位(g/cm3、kg/m3、g/mL、oz/US fl,...)。
比重可用來判斷物體是在水中浮起還是下沉。比重小於 1 表示樣品的密度比水小(較輕),因此會浮起。例如,比重為 0.825 的油會浮在水面上。

比重,又稱相對密度,是衡量某種物質相對於水的密度的指標。
比重與密度相關,因為兩者都是用來判定特定材料「有多密實」的物理性質。這種材料可以是氣體、液體或固體。
比重和密度可用於辨識材料、判定液體溶液的濃度(例如飲料中的酒精或糖含量),或測試產品是否符合規格。
本頁將介紹比重與密度的基礎知識。

樣品的密度定義為其質量除以其體積。
密度公式:


比重又稱相對密度,用來描述某種物質的密度相對於水的密度。計算比重時,將樣品的密度除以水的密度即可。
比重公式:


比重與密度的主要差異在於,比重是無因次的,也就是沒有單位;而密度則有單位(g/cm3、kg/m3、g/mL、oz/US fl,...)。
比重可用來判斷物體是在水中浮起還是下沉。比重小於 1 表示樣品的密度比水小(較輕),因此會浮起。例如,比重為 0.825 的油會浮在水面上。

如何將比重換算為密度 ?
物質的比重 = 物質的密度 / 水的密度
範例(在 20°C 時):
樣品的密度 = 1.3265 g/cm3
水的密度 = 0.9982 g/cm3
樣品的比重 = 1.3265 / 0.9982 = 1.3289
如何將密度換算為比重?
物質的密度 = 物質的比重 x 水的密度
範例(在 20°C 時):
樣品的比重 = 1.0627 g/cm3
水的密度 = 0.9982 g/cm3
樣品的密度 = 1. 1.0627 x 0.9982 = 1.0608
樣品的溫度會同時影響密度與比重。溫度越高,體積越大,密度越低。若溫度升高,體積會增加,密度會降低。不過,物質的質量不會隨溫度改變。
此規則最明顯的例外是液態水;水在 3.98 ºC 時達到最大密度;高於此溫度時,水的體積會增加,密度會降低。當水被冷卻時,情況則相反。
由於比重是樣品密度除以水的密度,兩者的密度都會隨溫度升高而降低,但幅度不相同。相較於密度,溫度對比重的影響通常會稍微小一些。
Molecule at a given temperature (slight movements)![]() | Same molecules when temperature increases (moving further apart)![]() | Formula![]() |
有不同類型的儀器可用於測量比重和密度:
| 物質 | 比重 (在 20°C) | 密度 (在 20°C) |
| 十二烷 | 0.746 | 0.745 g/cm3 |
| 氨 | 0.772 | 0.771 g/cm3 |
| 原油 | 0.791 | 0.790 g/cm3 |
| 水 | 1.000 | 0.998 g/cm3 |
| 2,4-二氯甲苯 | 1.251 | 1.249 g/cm3 |
| 甘油 | 1.261 | 1.259 g/cm3 |
| 1-溴萘 | 1.484 | 1.481 g/cm3 |
| 汞 | 13.618 | 13.593 g/cm3 |
| 物質 | SG(在 15°C) | 密度(在 15°C) | SG(在 25°C) | 密度(在 25°C) |
| 十二烷 | 0.753 | 0.752 g/cm3 | 0.747 | 0.745 g/cm3 |
| 水 | 1.000 | 0.999 g/cm3 | 1.000 | 0.997 g/cm3 |
| 2,4-二氯甲苯 | 1.255 | 1.254 g/cm3 | 1.248 | 1.244 g/cm3 |
| 1-溴萘 | 1.487 | 1.486 g/cm3 | 1.480 | 1.476 g/cm3 |
空氣在 20°C、標準大氣壓 101.325 kPa(即海平面)下的比重為 0.00121。此壓力會隨天氣變化(下雨或下雪時壓力較低),也會隨海拔變化(高海拔地區的壓力低於海平面)。例如,在海拔 440 m 的地點,當地大氣壓(年平均)僅為 96.12 kPa,而 20°C 時空氣的平均比重為 0.00114。
水在 20° 時的比重為 1.00000。請注意,水的密度會隨溫度變化而改變。它會從 0°C 增加到 4°C(此時幾乎為 1),之後則會隨溫度升高而下降。然而,水的比重不會隨溫度改變;它仍然等於 1.00000。
由於每種物質都有獨特的比重/密度,因此比重和密度可輕易用來辨識純樣品。量測之後,可查詢待測樣品的比重/密度,以了解其對應的物質。
溶質在溶劑中的含量通常會影響所得溶液的密度與比重。透過測量一系列已知且含不同溶質量的溶液之比重,可以找出一個換算表或公式,將比重與特定溶液的濃度對應起來。
以下是比重測量的一些典型應用: