比重亦称作相对密度，用于测量物质密度与水密度之比。
比重与密度有关，因为两者都是用于测定特定材料密度的物理属性。这种材料可以是气体、液体或固体。
比重与密度用于识别材料，测定液体溶液的浓度（例如：饮料中的酒精或糖分），或测试产品是否在规格范围内。
本页将介绍比重与密度的基础知识。
1. 什么是密度与比重？
样品的密度定义为质量除以体积。
密度公式：
比重亦称作相对密度，用于描述物质密度与水密度之比。计算比重的方法是将样品的密度除以水的密度。
比重公式：
2. 比重与密度的区别是什么？
比重与密度的主要区别在于，比重是无量纲的，即：无单位，而密度有单位 (g/cm3, kg/m3, g/mL, oz/US fl, ...)。
比重可以确定物体在水中是漂浮还是下沉的。比重低于 1 表示样品密度小于水（更轻），因此会漂浮。例如，比重为 0.825 的油会浮在水面上。
3. 如何将密度转换为比重？
物质的比重 = 物质的密度/水的密度
示例（20°C 时）：
样品密度 = 1.3265 g/cm3
水密度 = 0.9982 g/cm3
样品比重 = 1.3265 / 0.9982 = 1.3289
4. 如何将比重转换为密度？
物质的密度 = 物质的比重 x 水的密度
示例（20°C 时）：
样品的比重 = 1.0627 g/cm3
水密度 = 0.9982 g/cm3
样品密度 = 1. 0627 x 0.9982 = 1.0608
5. 样品温度如何影响比重与密度？
样品的温度会对密度与比重产生影响。温度越高，则体积越大，密度越小。如果温度升高，则体积变大，密度变小。但是，物质的质量不随温度变化。
此规则最明显的例外是液态水，它在 3.98 ºC 时会达到最大密度；超过此温度后，水的体积变大而密度变小。当水变凉后则相反。
由于比重是样品的密度除以水的密度，因此这两种密度都会随着温度的升高而降低，但幅度不同。温度对比重的影响通常比对密度的影响略小。
 |
特定温度下的分子
（轻微移动）
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温度升高时分子相同
（进一步分离）
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示例：
20°C 时的 d乙醇 = 0.7895 g/cm³
40°C 时的 d乙醇 = 0.7724 g/cm³
20°C 时的 d水 = 0.9982 g/cm³
40°C 时的 d水 = 0.9922 g/cm³
20°C 时的 SG乙醇 = 0.7909 g/cm³
40°C 时的 SG乙醇 = 0.7785 g/cm³
6. 哪些仪器可用于测量比重与密度？
有不同类型的仪器可同时测量比重与密度：
比重计
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比重计是一种用于测定液体比重/密度的经济有效的仪器。该仪器采用吹制玻璃制成，由一个铅或钢材质的球状底部和一个带有数字标度的细长杆构成。将比重计浸入样品液体中，直至其浮起。通过观察标度读取密度值，即：样品液位与比重计标度刻度对齐。大多数比重计测量样品的比重：简言之，比重计可告知用户液体密度大于还是小于水。在比重较大的液体（例如：有糖分溶解的液体）中，其漂浮高度超过在比重较小的液体（例如：纯水或酒精）中漂浮的高度。
使用比重计时，用户可有两种选择：
- 在校准温度条件下（通常为 16 °C 或 20 °C）使用比重计。根据样品体积的不同，要使样品达到此温度可能需要一段时间。
- 只需在环境温度条件下记录测量值。不论是测量值还是温度值，均需要记录。需要时，可在后期使用校正系数，以获取温度校正后的测量值。
比重瓶
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比重瓶通常由玻璃制成，是一种容量预先确定，用于测量液体密度的烧瓶。它还可用于测定分散物、固体甚至气体的比重/密度。如果正确使用，则比重瓶可以提供非常精确的结果，精确度高达 10-5 g/cm3 — 这与使用的数字天平的准确度（小数位数）有关。测量温度时还需要使用温度计。为了确保使用比重瓶准确测量，需要对用户进行培训。
便携式数字密度计
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便携式数字密度计用于快速准确地测定液体的比重/密度。使用数字式密度计测定密度或比重取决于两种因素：
- U 形玻璃管（U 形管）的振动。
- 液体样品质量与 U 形管振动频率之间的关系。向 U 形管内加入样品液会对振动频率产生影响：由于出厂前使用密度已知的样品进行校正的缘故，此振动频率与液体样品的密度（准确度为 0.001 g/cm3）或者比重（准确度为 0.001）直接相关。手持式数字密度计可在环境温度条件下测量样品。如果需要在特定温度条件下获得结果，数字密度计可向测得结果应用校正系数，从而按照定义的温度补偿结果。每次测量仅需要几秒钟，即可快速移至下一份样品。可根据特定应用将测得的密度转换为浓度或其他单位，例如：比重、API 度、酒精度、白利糖度等。
台式数字密度计
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台式数字密度计使用与便携式数字密度计相同的技术，即 U 形玻璃管（U 形管）的振动。此外，它们还具有内置的 Peltier 温度控制功能，可使样品达到选定的温度（例如：20°C）。温度控制范围为 0°C 至 95°C。这些密度计的密度精度可达 0.000005 g/m3，比重精度可达 0.000005。
一些台式数字密度计可以连接用于单个或多个样品的样品自动化解决方案，实现自动取样、冲洗与干燥。这些密度计通常可升级为集密度、折光率、pH、色度、电导率等于一身的专用自动化多参数系统，从而节省时间、提高数据质量以及防止在单次分析之间样品发生任何变化。
使用 U 形玻璃管的数字密度计的优点之一是所需样品量少（通常为 1.5 mL），因此可以更快速实现样品的温度平衡。
7. 一些材料的比重与密度示例
| 物质 | 比重 （20°C 时） | 密度 （20°C 时） |
| 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 |
不同温度下
| 物质 | 比重（15°C 时） | 密度（15°C 时） | 比重（25°C 时） | 密度（25°C 时） |
| 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 |
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常见问题解答
什么是空气比重？
空气比重在 20°C、气压为 101.325 kPa（即海平面）时为 0.00121。此气压会随天气情况（下雨或下雪时气压更低）和海拔（海拔越高气压越低）变化。例如，在海拔 440 米处，大气压力（年平均值）仅为 96.12 kPa，20°C 时空气的平均比重为 0.00114。
什么是水的比重？
水的比重在 20° 时为 1.00000。请注意，水的密度会随着温度而变化。在 0°C 与 4°C 之间时密度增加（此时接近于 1），从 4°C 到更高温度时密度降低。但是，水的比重不随温度而变化；依然等于 1.00000。
为什么可以使用比重识别样品？
比重与密度很容易用于识别纯样品，因为每一种物质具有独特的比重/密度。测量之后，即可查看相关样品的比重/密度，看它与哪种物质相对应。
如何使用密度/比重测定浓度？
溶剂中的溶质量通常会影响到所得溶液的密度与比重。通过测量具有已知不同量溶解溶质的一系列溶液的比重，可以找到一个将特定溶液的比重与浓度相关联的换算表或公式。
比重测量的典型应用有哪些？
以下为比重测量的一些典型应用：
- 测定烈酒中的酒精浓度，控制葡萄酒与啤酒生产中的发酵过程
- 测量食品与饮料产品中中间产品与最终产品的白利糖度（糖分含量）
- 石化产品中重油、石蜡与润滑剂的比重、密度与其他浓度（例如：API 比重）
- 汽车行业电池酸液与其他溶剂的比重与密度
- 化工行业中的酸与碱
- 制药行业的许多应用，例如：化妆品、个人护理产品等比重