請在密度 ρ、質量 m、體積 V 3 個值中,輸入已知的 2 個,就會算出空白的那 1 個。每個欄位都能選擇單位(單位不同也會自動換算)。
這個頁面可以做什麼
- 在密度 \(\rho\)、質量 \(m\)、體積 \(V\) 3 個值中,只要輸入 2 個,就能反推出空白的那 1 個
- 每個欄位都能選擇單位(密度:g/cm³、kg/m³、g/L、kg/L;質量:g、kg、mg、t;體積:cm³、mL、L、m³)。單位不一致也會自動換算後計算
- 「這塊金屬每 1 cm³ 是幾 g?」「5 kg 的水是幾 L?」這類生活中的計算都能直接使用
- 這個頁面還整理了公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 使用的公式
這個計算有什麼用?
水的密度約是 1 g/cm³。密度比水小的東西(冰 約 0.92、大部分的木材,也就是比重小於 1 的東西)會浮在水上,比水大的東西(鐵 約 7.87、鋁 約 2.7)會沉下去。
冰會浮在水上,是因為水結冰時體積變大,密度變得比水小。鐵做的船會浮,也是因為船裡面是空的,「整艘船的平均密度」比水小。身邊的「浮、沉」都能用密度來說明。
金的密度是 19.3 g/cm³,比其他常見的金屬大得多。量出質量和體積來計算密度,如果和 19.3 差很多,就可能混了其他金屬。
古希臘的阿基米德不破壞王冠,就由體積(溢出的水量)和質量看出「王冠是不是純金」,這個故事正是這個頁面的計算。到了現代,密度仍是鑑定貴金屬和珠寶的基本線索。
水的密度幾乎是 1 g/mL,所以「水 200 mL」約是 200 g。沒有量杯時可以用料理秤代替,就是因為這個計算。
水以外的液體密度和 1 稍有差距(油比水輕,糖漿類比水重),想量得準確時,先查那種液體的密度,再用 質量=密度 × 體積 換算。
水 1 L 約是 1 kg(1 m³ 約是 1 公噸)。例如寬 60 cm 的「2 尺缸」水族箱(約 65 L),光是水就約有 65 kg,相當於一個大人的重量。
在「放好之後才擔心地板」之前,先用 體積 × 密度 估算裝滿水時的質量,是擺放水族箱、化糞池、頂樓水塔,或決定防災備用水存放位置時最基本的計算。
鋁(約 2.7 g/cm³)的密度只有鐵(約 7.87 g/cm³)的 3 分之 1 左右。把同樣體積的零件換成鋁製,質量也會變成約 3 分之 1。
設計汽車、腳踏車或飛機時,會用零件的體積 × 材料的密度累加出整體的質量,在油耗和強度之間取得平衡。尋找「又輕又堅固的材料」,就是從密度開始。
公式
符號與用語解說
符號
| \(\rho\) | rho | 表示密度的希臘字母符號,表示每單位體積(1 cm³ 或 1 m³)的質量(例如鋁是 \(\rho = 2.7\) g/cm³)。 |
| \(m\) | m | 質量。可以用秤量的「物質的量」,取自英文 mass(質量)的第一個字母。 |
| \(V\) | V | 體積。物體占有空間的大小,取自英文 volume(體積)的第一個字母。 |
| g/cm³ | 公克每立方公分 | 密度的單位,表示「每 1 cm³ 有幾 g」,是國中理化使用的標準單位。1 g/cm³=1000 kg/m³=1 kg/L。 |
| kg/m³ | 公斤每立方公尺 | 密度的單位,表示「每 1 m³ 有幾 kg」。是國際單位制(SI)的單位,常用在資料表和工程上。1000 kg/m³=1 g/cm³。 |
用語
| 密度 | 每單位體積(1 cm³ 或 1 m³)的質量。表示物質「有多紮實」,同一種物質不管大小或形狀都一樣。利用這個性質,可以由密度分辨物質的種類。 |
| 質量 | 物體本身所含物質的量。可以用上皿天平或電子秤量測,單位是 g、kg 等。不會因為地點(不管在地球還是月球)而改變。 |
| 重量 | 物體受到的重力大小。和質量不同的是會隨地點改變,例如到月球上會變成約 6 分之 1。日常生活中「重量」和「質量」常混用,但在理化中是不同的量。這個頁面的計算用的是質量。 |
| 體積 | 物體占有空間的大小。長方體是「長 × 寬 × 高」,液體可以用量筒等量測。單位有 cm³、mL、L、m³ 等,1 mL=1 cm³、1 L=1000 cm³。 |
| 比重 | 表示物質的密度是水的密度(約 1 g/cm³)幾倍的數,沒有單位。數值和用 g/cm³ 表示的密度幾乎相同,所以會說「比重 19.3 的金」。比重小於 1 的東西會浮在水上,大於 1 的會沉下去。 |
建議先了解的基礎知識
為了讓您「真正理解意義」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議事先理解的基礎知識。
| 單位量的概念(國小高年級,10~12 歲) |
|
| 小數的乘法與除法(國小五、六年級,10~12 歲) |
|
| 體積與單位換算(國小五年級~國中,10~15 歲) |
|
| 密度與物質的性質(國中理化,13~14 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 質量 m(g) | 540 |
| 體積 V(cm³) | 200 |
| 密度 ρ(g/cm³) | =B1/B2 |
| 密度 ρ(g/cm³) | 1 |
| 體積 V(cm³) | 500 |
| 質量 m(g) | =B1*B2 |
| 質量 m(g) | 193 |
| 密度 ρ(g/cm³) | 19.3 |
| 體積 V(cm³) | =B1/B2 |
「=B1/B2」是「B1 除以 B2」,「=B1*B2」是「B1 乘以 B2」的意思。
例如第 1 個表格的 B3 會顯示 2.7(g/cm³),第 2 個顯示 500(g),第 3 個顯示 10(cm³)。只要把 B1 和 B2 改成自己的數值就能使用。單位請統一用 g 和 cm³ 輸入(用 kg 或 L 量到的值,請先用 1 kg=1000 g、1 L=1000 cm³ 換算成 g 和 cm³ 再輸入)。
用 Google 試算表計算的方法
| 質量 m(g) | 540 |
| 體積 V(cm³) | 200 |
| 密度 ρ(g/cm³) | =B1/B2 |
| 密度 ρ(g/cm³) | 1 |
| 體積 V(cm³) | 500 |
| 質量 m(g) | =B1*B2 |
| 質量 m(g) | 193 |
| 密度 ρ(g/cm³) | 19.3 |
| 體積 V(cm³) | =B1/B2 |
用 Python 計算的方法
mass = 540.0 # 質量 m(g)
volume = 200.0 # 體積 V(cm³)
density = mass / volume # 密度 ρ = m ÷ V(g/cm³)
print(f"密度: {density} g/cm³")
# 反推驗算:質量 m = ρ × V,體積 V = m ÷ ρ
mass_check = density * volume
volume_check = mass / density
print(f"驗算(質量): {mass_check} g")
print(f"驗算(體積): {volume_check} cm³")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
ρ = m ÷ V
\rho = \dfrac{m}{V}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>ρ</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac><mi>m</mi><mi>V</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
rho = m/V
m/V
rho := m/V;
rho = m/V;
ρ = m/V
m = ρ × V
m = \rho V
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>m</mi>
<mo>=</mo>
<mi>ρ</mi>
<mo>⁢</mo>
<mi>V</mi>
</mrow>
</math>
m = rho V
rho*V
m := rho*V;
m = rho*V;
m = ρV
V = m ÷ ρ
V = \dfrac{m}{\rho}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac><mi>m</mi><mi>ρ</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
V = m/rho
m/rho
V := m/rho;
V = m/rho;
V = m/ρ
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是密度計算的助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行下列計算,並只以執行結果的數值作為回答的依據(請不要用心算或猜測回答)。 有一塊金屬,質量是 540 g,體積是 200 cm³。 請用密度的公式 ρ = m ÷ V,分別求出: 1. 這種金屬的密度(g/cm³) 2. 用同一種金屬做成、體積 1000 cm³ 的金屬塊的質量(g) 3. 用同一種金屬做成、質量 2700 g 的金屬塊的體積(cm³) 請列出計算時使用的公式,以及執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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