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과학

밀도

밀도과학
영문명
Density
대표 기호
ρ
SI 단위
kg/m³
평균 밀도
질량 ÷ 부피
단위 환산
1 g/cm³ = 1,000 kg/m³
밀도는 부피에 비해 질량이 얼마나 들어 있는지를 나타낸다. 물체 전체의 평균값과 위치별 값은 다를 수 있으며, 온도와 압력 및 내부 구조에 영향을 받는다.

질량만으로는 비교할 수 없다

질량이 큰 물체가 반드시 밀도도 높은 것은 아니다. 2 kg짜리 물체가 0.004 m³를 차지한다면 평균 밀도는 500 kg/m³다. 비교 대상의 질량과 부피를 함께 알아야 한다.

밀도는 크기를 단순히 늘리는 것과도 구별된다. 같은 상태의 균일한 물질을 두 배 모으면 질량과 부피가 함께 두 배가 되어 밀도는 유지된다.

전체 평균과 재료의 밀도

속이 빈 물체의 평균 밀도를 계산할 때는 어떤 경계까지 부피로 볼지 정해야 한다. 금속 자체의 밀도와 빈 공간을 포함한 구조물 전체의 평균 밀도는 다른 값이다.

혼합물이나 층을 이루는 물체에서는 위치에 따라 구성과 밀도가 달라진다. 전체 평균 하나로 내부의 모든 부분을 설명할 수는 없다.

상태가 바뀌면 값도 달라진다

온도와 압력이 바뀌면 부피가 변하므로 밀도도 변할 수 있다. 특히 기체는 보통 액체와 고체보다 압축에 따른 변화가 크게 나타난다.

가열하면 언제나 밀도가 낮아진다는 규칙에는 예외가 있다. 액체 물은 보통 대기압에서 약 4 °C 부근에 최대 밀도를 보이며, 상변화 때의 구조 변화도 영향을 준다.

뜨고 가라앉는 조건

정지한 유체 안에서 물체의 평균 밀도와 주변 유체의 밀도는 부력과 무게의 비교에 연결된다. 같은 부피라도 유체의 밀도가 높으면 받는 부력이 커진다.

표면 장력이나 외부 지지력, 유체 흐름이 함께 작용하면 관찰 결과는 더 복잡해진다. 밀도 비교만으로 모든 떠 있는 물체의 상태를 판정해서는 안 된다.

관련 문서

압력 / 부력 / 물