簡介：本文將帶您了解密度檢測的基礎(chǔ)知識。 您將了解：密度的化學(xué)性質(zhì)、常用單位以及哪些是標(biāo)準(zhǔn)密度，哪些是比密度。 據(jù)悉，還介紹了常用的密度檢測方法以及常用檢測方法的比較。 必須注意的是，在尋找二氧化碳的密度時(shí)，浮力是二氧化碳密度的主要決定因素，而液體的密度主要由水溫決定。
哪些是密度：
密度是特定體積內(nèi)質(zhì)量的度量[1]，是與空氣溫度和壓力相關(guān)的數(shù)學(xué)屬性。 密度等于物體的質(zhì)量乘以其體積，通常用符號ρ表示。 國際單位制中的密度單位為：千克/立方米（kg/m3），法國密度單位常用磅/英尺3（磅/立方米）表示。 此外，很多行業(yè)都有比重單位，如（+Oe Osler水的密度是1g ml，通過檢測乳糖（含糖量）的重量可以判斷獼猴桃的成熟程度。一旦Osler的意思是一升獼猴桃汁比一升水重一克）或Brix（Brix，啤酒中可溶性固形物的百分比濃度，單位°Bx或%，一般啤酒的主要可溶性固形物是白糖，所以也稱為糖含量） .)
由于物質(zhì)的熱膨脹和可壓縮性，物質(zhì)的密度受到當(dāng)前空氣溫度和壓力的影響。 該變量或多或少地影響密度，具體取決于物質(zhì)是固體還是液體。 與固體相比，流體對空氣溫度和壓力的依賴性要小得多。 為了獲得準(zhǔn)確的密度指示，必須知道相關(guān)的空氣溫度和壓力，特別是對于流體。
物體的體積和密度隨著氣溫和/或壓力的變化而變化，而其質(zhì)量保持不變。 根據(jù)密度估計(jì)公式，如果體積由于壓力和/或濕度的影響而增加，而質(zhì)量保持不變，則密度將減小。
表 1：不同物質(zhì)的密度與氣溫和浮力的函數(shù)關(guān)系
該表顯示二氧化碳的密度幾乎不隨開爾文溫度的變化而降低。 對于空氣來說，其密度僅減少約0.04 kg/m3。 對于 MEMS 芯片，可能很難清楚地測量這些變化。 而且，如果壓力降低1巴，以空氣為例，其二氧化碳密度就會降低1.2kg/m3。 另一方面，對于 1 bar 的壓力變化，液體密度幾乎沒有變化。
標(biāo)準(zhǔn)密度
標(biāo)準(zhǔn)密度（也稱為“參考密度”）表示物質(zhì)或物質(zhì)混合物在一定溫度或壓力下的密度。 這樣可以更好地比較不同的密度值。 以下標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度 tn 和壓力 pn 條件常用于所列行業(yè)：
表2：不同行業(yè)常用的“標(biāo)準(zhǔn)溫度”
物質(zhì)或物質(zhì)混合物的標(biāo)準(zhǔn)密度可以從所謂的密度表中獲得。 密度表的示例可以在此處或其他來源找到：
酒精：1973年頒布的標(biāo)準(zhǔn)《國際酒精含量表》()
糖類：標(biāo)準(zhǔn)“密度測定方法和表格：蔗糖 - 官方；獼猴桃糖、果糖和轉(zhuǎn)化糖 - 官方方式 SPS-4，日期為 1998()
水：《國際單位制中的水密度和國際實(shí)用空氣溫標(biāo)》，H.，W.1968，PTB出版； 和 HW：“1990 年國際氣溫標(biāo)度引入后水的密度隨氣溫變化”
CO2：NIST數(shù)據(jù)庫“NIST參考流體熱力學(xué)和傳輸特性數(shù)據(jù)庫”()
相對密度
相對密度是指在各自規(guī)定條件下，物質(zhì)的密度與對照物質(zhì)的密度之比。 符號為d，通常參考物質(zhì)為空氣或水：
注：比重量綱為“1”
材料密度信息的使用：
密度是表征物質(zhì)和物質(zhì)混合物單位體積質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)值，常用于物質(zhì)的分析和合成。
密度值可以導(dǎo)入到各種參數(shù)中，并且可以通過估計(jì)獲得混合物或化合物的組成。
據(jù)悉，密度還可以用來測定氨水中的構(gòu)成物質(zhì)的含量。 混合物中各組成物質(zhì)的濃度可用體積比、質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)含量來表示。
另外，物質(zhì)的混合物或物質(zhì)的化合物的質(zhì)量通常由平均摩爾質(zhì)量確定。 平均摩爾質(zhì)量也可以使用密度來確定，但例如天然氣可以用平均摩爾質(zhì)量來表示。
3、準(zhǔn)確檢測物質(zhì)密度的方法：
用于測定物質(zhì)密度的設(shè)備和檢測方法有多種。 目前比較先進(jìn)的檢測方法是利用MEMS芯片借助諧振器來檢測物質(zhì)的密度。 與此同時(shí)，許多較舊的檢測方法，如氣量計(jì)（ ）、比重瓶（ ）和壓力法（ ）仍在使用。
(1)燃?xì)獗?)：
圖為燃?xì)獗砟Ｐ停Ｓ糜跈z測液體的密度。 將這個玻璃魚浮子放入液體中并落入底部，直到測試液體的壓力和燃?xì)獗淼闹亓窟_(dá)到平衡。 根據(jù)阿基米德原理，由浮子浸入的深度即可求出液體的密度。
圖 1：燃?xì)獗怼?.讀數(shù)刻度 2.浮子 3.水槽”[2]
(2)比重瓶()：
比重瓶可用于檢測固體粉末、液體和顆粒的密度，并可通過簡單的稱重來測量由液體的密度和體積定義的體積。 檢測步驟及原理如下：
測量空瓶時(shí)比重瓶的質(zhì)量m1。
2、當(dāng)比重瓶充滿水時(shí)，檢測質(zhì)量m2。
當(dāng)比重瓶充滿待測液體時(shí)，檢測質(zhì)量m3
根據(jù)被測質(zhì)量m1、m2、m3，可得被測液體的密度為：
圖 2：比重瓶“1. 帶毛細(xì)管的蓋子，2. 切割后的活塞，3. 樣品溶液”[3]
(3)壓力法()：
利用壓力的原理，通過檢測壓力的大小也可以檢測出密度。 將沉船浸入待測液體中，用天平測量其壓力。 液體的密度可以通過比較壓力與沉船的體積來估計(jì)。
圖3：壓力法檢測裝置“1.校準(zhǔn)器，2.升高裝置，3.體溫檢測器，4.裝有液體的容器，5.升高裝置，6.壓力，7.天平，8.底座”
(4)微機(jī)電加工芯片()
Ω 芯片是共振密度計(jì)。 通過這些方式，諧振器與各種接觸液體協(xié)同工作，因?yàn)檎駝宇l率取決于液體的密度。 通過檢測諧振器的振動頻率，即可得到被測液體的密度。
圖4：MEMS芯片“1.薄膜空氣溫度傳感器，2.狹縫，3.檢測通道，4.真空水的密度是1g ml，5.電極插座”
4、上述密度檢測方法的比較
表3：不同密度檢測方法的比較
參考：
[1]（美國）克里斯托弗·G·普利 ( G. ) 撰寫； 李桂蓮、張卓偉譯。化學(xué)看似很簡單=制作：北京科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2014.01：第10頁
[2] 2002 Prof.Dr.G.(of) Prof.Dr.K.-D.(PTB)
[3]，-?t 哈雷-
