밀도는 부피 안에 얼마나 많은 질량이 채워져 있는지를 측정합니다. 깃털과 납을 비교하는 것과 같습니다—같은 크기, 다른 무게. 물질을 식별하는 핵심 속성입니다.

• 밀도 = 질량 ÷ 부피 (ρ = m/V)
• 밀도가 높을수록 같은 크기에 더 무겁습니다
• 물: 1000 kg/m³ = 1 g/cm³
• 뜨거나 가라앉는 것을 결정합니다

비중 = 물에 대한 밀도. 무차원 비율. SG = 1은 물과 같다는 의미입니다. SG < 1은 뜨고, SG > 1은 가라앉습니다.

• SG = ρ_물질 / ρ_물
• SG = 1: 물과 같음
• SG < 1: 뜬다 (기름, 나무)
• SG > 1: 가라앉는다 (금속)

밀도는 온도에 따라 변합니다! 기체: 매우 민감함. 액체: 약간의 변화. 물의 최대 밀도는 4°C입니다. 항상 조건을 명시하세요.

• 온도 ↑ → 밀도 ↓
• 물: 4°C에서 최대 (997 kg/m³)
• 기체는 압력/온도에 민감함
• 표준: 20°C, 1기압

kg/m³는 SI 표준입니다. g/cm³는 매우 일반적입니다(= 물의 SG). g/L는 용액에 사용됩니다. 모두 10의 거듭제곱으로 관련되어 있습니다.

• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 g/mL = 1 g/cm³ = 1 kg/L
• 1 t/m³ = 1000 kg/m³
• g/L = kg/m³ (수치적으로)

lb/ft³가 가장 일반적입니다. lb/in³는 고밀도 물질에 사용됩니다. lb/gal은 액체에 사용됩니다(미국 갤런 ≠ 영국 갤런!). pcf = lb/ft³는 건설 분야에서 사용됩니다.

• 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
• 미국 갤런 ≠ 영국 갤런 (20% 차이)
• lb/in³는 금속에 사용
• 물: 62.4 lb/ft³

석유용 API. 설탕용 브릭스. 양조용 플라토. 화학 물질용 보메. 비선형 변환입니다!

• API: 석유 (10-50°)
• 브릭스: 설탕/와인 (0-30°)
• 플라토: 맥주 (10-20°)
• 보메: 화학 물질

ρ = m/V. 두 개를 알면 세 번째를 찾을 수 있습니다. m = ρV, V = m/ρ. 선형 관계입니다.

• ρ = m / V
• m = ρ × V
• V = m / ρ
• 단위가 일치해야 합니다

아르키메데스: 부력 = 밀려난 유체의 무게. ρ_물체 < ρ_유체이면 뜹니다. 빙산, 배를 설명합니다.

• ρ_물체 < ρ_유체이면 뜬다
• 부력 = ρ_유체 × V × g
• 잠긴 비율(%) = ρ_물체/ρ_유체
• 얼음은 뜬다: 917 < 1000 kg/m³

밀도는 원자 질량과 패킹에서 비롯됩니다. 오스뮴: 가장 밀도가 높음 (22,590 kg/m³). 수소: 가장 가벼운 기체 (0.09 kg/m³).

• 원자 질량이 중요함
• 결정 패킹
• 금속: 고밀도
• 기체: 저밀도

• 물은 1: g/cm³ = g/mL = kg/L = SG (물에 대해 모두 1과 같음)
• 1000을 곱하세요: g/cm³ × 1000 = kg/m³ (1 g/cm³ = 1000 kg/m³)
• 16의 법칙: lb/ft³ × 16 ≈ kg/m³ (1 lb/ft³ ≈ 16.018 kg/m³)
• SG에서 kg/m³로: 그냥 1000을 곱하세요 (SG 0.8 = 800 kg/m³)
• 부력 테스트: SG < 1은 뜨고, SG > 1은 가라앉으며, SG = 1은 중성 부력입니다
• 얼음 법칙: 917 kg/m³ = 0.917 SG → 뜰 때 91.7%가 물에 잠깁니다

• g/cm³ ≠ g/m³! 1,000,000배의 차이. 항상 단위를 확인하세요!
• 온도가 중요합니다: 물은 4°C에서 1000, 20°C에서 997, 100°C에서 958입니다
• 미국 갤런 vs 영국 갤런: 20% 차이가 lb/gal 변환에 영향을 미칩니다 (119.8 vs 99.8 kg/m³)
• SG는 무차원입니다: 단위를 추가하지 마세요. SG × 1000 = kg/m³ (그런 다음 단위를 추가하세요)
• API 비중은 반대입니다: API가 높을수록 오일이 가볍습니다 (밀도의 반대)
• 기체 밀도는 P&T에 따라 변합니다: 조건을 명시하거나 이상 기체 법칙을 사용해야 합니다

밀도에 따른 재료 선택. 강철(7850)은 강하고 무겁습니다. 알루미늄(2700)은 가볍습니다. 콘크리트(2400)는 구조물에 사용됩니다.

• 강철: 7850 kg/m³
• 알루미늄: 2700 kg/m³
• 콘크리트: 2400 kg/m³
• 폼: 30-100 kg/m³

API 비중은 오일을 분류합니다. 품질에 대한 비중. 밀도는 혼합, 분리, 가격 책정에 영향을 미칩니다.

• API > 31.1: 경질 원유
• API < 22.3: 중질 원유
• 휘발유: ~720 kg/m³
• 경유: ~832 kg/m³

설탕 함량에 대한 브릭스. 맥아에 대한 플라토. 꿀, 시럽에 대한 SG. 품질 관리, 발효 모니터링.

• 브릭스: 주스, 와인
• 플라토: 맥주 도수
• 꿀: ~1400 kg/m³
• 우유: ~1030 kg/m³

g/cm³ × 1000 = kg/m³. lb/ft³ × 16 = kg/m³. SG × 1000 = kg/m³.

• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
• SG × 1000 = kg/m³
• 1 g/mL = 1 kg/L

m = ρ × V. 물: 2 m³ × 1000 = 2000 kg.

• m = ρ × V
• 물: 1 L = 1 kg
• 강철: 1 m³ = 7850 kg
• 단위 확인

V = m / ρ. 금 1 kg: V = 1/19320 = 51.8 cm³.

• V = m / ρ
• 금 1 kg = 51.8 cm³
• 알루미늄 1 kg = 370 cm³
• 고밀도 = 작음

2m × 0.3m × 0.3m 강철 빔, ρ=7850. 무게는?

V = 0.18 m³. m = 7850 × 0.18 = 1413 kg ≈ 1.4 톤.

나무 (600 kg/m³)를 물에. 뜰까요?

600 < 1000, 뜹니다! 잠긴 비율: 600/1000 = 60%.

금 1 kg. ρ=19320. 부피는?

V = 1/19320 = 51.8 cm³. 성냥갑 크기!

22,590 kg/m³. 1 입방 피트 = 1,410 파운드! 이리듐을 약간 능가합니다. 희귀하며, 펜촉에 사용됩니다.

얼음 917 < 물 1000. 거의 독특합니다! 호수는 위에서부터 얼어 수생 생물을 구합니다.

0°C가 아닌 4°C에서 가장 밀도가 높습니다! 호수가 완전히 어는 것을 방지합니다—4°C의 물은 바닥으로 가라앉습니다.

1-2 kg/m³. '얼어붙은 연기'. 자기 무게의 2000배를 지탱합니다. 화성 탐사 로버가 사용합니다!

~4×10¹⁷ kg/m³. 1 티스푼 = 10억 톤! 원자가 붕괴합니다. 가장 밀도가 높은 물질입니다.

0.09 kg/m³. 공기보다 14배 가볍습니다. 낮은 밀도에도 불구하고 우주에서 가장 풍부합니다.

과학에서 가장 유명한 '유레카!' 순간은 아르키메데스가 시칠리아 시라쿠사에서 목욕을 하던 중 부력과 밀도 변위의 원리를 발견했을 때 일어났습니다.

• 히에론 2세 왕은 자신의 금세공사가 금관에 은을 섞어 자신을 속였다고 의심했습니다
• 아르키메데스는 왕관을 파괴하지 않고 사기를 증명해야 했습니다
• 목욕 중에 물이 밀려나는 것을 보고, 그는 비파괴적으로 부피를 측정할 수 있다는 것을 깨달았습니다
• 방법: 공기와 물 속에서 왕관의 무게를 측정하고, 순금 샘플과 비교하기
• 결과: 왕관의 밀도는 순금보다 낮았습니다—사기가 증명되었습니다!
• 유산: 아르키메데스의 원리는 유체 정역학과 밀도 과학의 기초가 되었습니다

이 2,300년 된 발견은 오늘날에도 물 변위와 부력 방법을 통한 현대 밀도 측정의 기초로 남아 있습니다.

과학 혁명은 정밀 기기와 물질, 기체, 용액의 밀도에 대한 체계적인 연구를 가져왔습니다.

• 1586년: 갈릴레오 갈릴레이가 정수압 저울을 발명—최초의 정밀 밀도 측정 기기
• 1660년대: 로버트 보일이 기체 밀도와 압력 관계를 연구 (보일의 법칙)
• 1768년: 앙투안 보메가 화학 용액용 비중계 척도를 개발—오늘날에도 사용됨
• 1787년: 자크 샤를이 온도에 따른 기체 밀도를 측정 (샤를의 법칙)
• 1790년대: 라부아지에가 밀도를 화학의 기본 속성으로 확립

이러한 발전은 밀도를 호기심에서 정량적 과학으로 변화시켜 화학, 재료 과학 및 품질 관리를 가능하게 했습니다.

산업계는 석유, 식품, 음료 및 화학 물질에 대한 맞춤형 밀도 척도를 개발했으며, 각 척도는 특정 요구에 최적화되었습니다.

• 1921년: 미국 석유 협회가 API 비중 척도를 만듦—도가 높을수록 더 가볍고 가치 있는 원유
• 1843년: 아돌프 브릭스가 설탕 용액용 당도계를 완성—°브릭스는 여전히 식품/음료 산업의 표준임
• 1900년대: 플라토 척도가 양조용으로 표준화됨—맥아즙과 맥주의 추출물 함량을 측정
• 1768년-현재: 산, 시럽 및 산업 화학 물질용 보메 척도 (중액용 & 경액용)
• 중공업 액체용 트와델 척도—여전히 전기 도금에 사용됨

이러한 비선형 척도는 정밀도가 가장 중요한 좁은 범위에 최적화되어 있기 때문에 계속 사용됩니다 (예: API 10-50은 대부분의 원유를 포함함).

원자 규모의 이해, 새로운 재료 및 정밀 기기는 밀도 측정 및 재료 공학에 혁명을 일으켰습니다.

• 1967년: X선 결정학이 오스뮴이 22,590 kg/m³로 가장 밀도가 높은 원소임을 확인 (이리듐을 0.12% 능가)
• 1980-90년대: 디지털 밀도계가 액체에 대해 ±0.0001 g/cm³의 정밀도를 달성
• 1990년대: 에어로겔 개발—세계에서 가장 가벼운 고체로 1-2 kg/m³ (99.8% 공기)
• 2000년대: 특이한 밀도-강도 비율을 가진 금속 유리 합금
• 2019년: SI 재정의로 킬로그램이 플랑크 상수에 연결됨—이제 밀도는 기본 물리학에 추적 가능

20세기 천체 물리학은 지구의 상상을 초월하는 밀도의 극단을 드러냈습니다.

• 성간 공간: ~10⁻²¹ kg/m³—수소 원자를 포함한 거의 완벽한 진공
• 해수면에서의 지구 대기: 1.225 kg/m³
• 백색 왜성: ~10⁹ kg/m³—1 티스푼이 몇 톤의 무게
• 중성자별: ~4×10¹⁷ kg/m³—1 티스푼이 약 10억 톤
• 블랙홀 특이점: 이론적으로 무한한 밀도 (물리학이 붕괴됨)

알려진 밀도는 우주의 공허에서 붕괴된 항성 핵까지 약 40 자릿수에 걸쳐 있습니다.

오늘날 밀도 측정은 과학, 산업 및 상업 전반에 걸쳐 필수적입니다.

• 석유: API 비중이 원유 가격을 결정 (±1° API = 수백만 달러의 가치)
• 식품 안전: 밀도 검사로 꿀, 올리브 오일, 우유, 주스의 불순물을 감지
• 제약: 약물 제형 및 품질 관리를 위한 서브 밀리그램 정밀도
• 재료 공학: 항공 우주용 밀도 최적화 (강하고 가벼움)
• 환경: 기후 모델을 위한 해양/대기 밀도 측정
• 우주 탐사: 소행성, 행성, 외계 행성 대기 특성화

밀도에는 단위(kg/m³, g/cm³)가 있습니다. SG는 물에 대한 무차원 비율입니다. SG=ρ/ρ_물. SG=1은 물과 같다는 의미입니다. SG에 1000을 곱하면 kg/m³를 얻을 수 있습니다. SG는 빠른 비교에 유용합니다.

물은 얼 때 팽창합니다. 얼음=917, 물=1000 kg/m³. 얼음은 9% 덜 밀도가 높습니다. 호수는 위에서부터 얼어 아래에 생명체를 위한 물을 남깁니다. 만약 얼음이 가라앉았다면, 호수는 완전히 얼었을 것입니다. 독특한 수소 결합입니다.

온도가 높을수록 → 밀도가 낮아짐(팽창). 기체는 매우 민감합니다. 액체는 ~0.02%/°C. 고체는 최소한입니다. 예외: 물은 4°C에서 가장 밀도가 높습니다. 정밀도를 위해 항상 온도를 명시하세요.

미국=3.785L, 영국=4.546L (20% 더 큼). lb/gal에 영향을 미칩니다! 1 lb/US gal=119.8 kg/m³. 1 lb/UK gal=99.8 kg/m³. 항상 명시하세요.

온도가 제어되면 매우 정확합니다. 일정한 온도에서 액체에 대해 ±0.001이 일반적입니다. 고체는 ±0.01. 기체는 압력 제어가 필요합니다. 표준: 물 기준 20°C 또는 4°C.

액체: 비중계, 비중병, 디지털 측정기. 고체: 아르키메데스 (물 변위), 기체 비중병. 정밀도: 0.0001 g/cm³가 가능합니다. 온도 제어가 중요합니다.