空気密度とは？
空気密度（\(\rho\)）とは、単位体積あたりの空気の質量のことで、単位は1立方メートルあたりのキログラム（kg/m³）で表します。空気密度は圧力・温度・湿度によって変化します。この計算ツールでは乾燥空気を前提とした理想気体モデルを採用しており、工学・航空・気象などほとんどの実用場面で十分な精度が得られます。標準状態の海面（101325 Pa、15 ℃）では、乾燥空気の密度はおよそ1.225 kg/m³になります。
使い方
絶対圧力をパスカル（Pa）単位で入力します（海面では101325 Pa）。続いて温度を摂氏（℃）で入力してください。ツールが自動的に温度をケルビンへ換算し、空気密度を瞬時に表示します。圧力が高いほど密度は大きくなり、温度が高いほど密度は小さくなります。
計算式の解説
理想気体の状態方程式を変形すると $$\rho = \dfrac{P}{R \cdot T}$$ となります。ここで \(P\) は絶対圧力（Pa）、\(R\) は乾燥空気の比気体定数（287.058 J/kg·K）、\(T\) はケルビン単位の絶対温度です。乾燥空気の \(R\) は一定値なので、必要なのは圧力と温度の2つだけです。
計算例
標準的な海面の条件では、\(P = 101325\) Pa、\(T = 15\,℃ = 288.15\) K となります。これを式に当てはめると、$$\rho = \frac{101325}{287.058 \times 288.15} = \frac{101325}{82716.27} \approx 1.225 \text{ kg/m}^3$$ となり、教科書でよく示される海面での空気密度の値と一致します。
標準高度における空気密度
国際標準大気圏（ISA）は、各高度における圧力と温度の基準値を定義します。理想気体の法則 \(\rho = \frac{P}{287.058\,(T_{^\circ\!C} + 273.15)}\) をこれらの値に適用すると、以下に示す乾燥空気の密度が得られます。
| 高度（m） | 圧力（Pa） | 温度（°C） | 空気密度（kg/m³） |
|---|---|---|---|
| 0 | 101325 | 15.0 | 1.225 |
| 1000 | 89875 | 8.5 | 1.112 |
| 2000 | 79495 | 2.0 | 1.007 |
| 5000 | 54020 | −17.5 | 0.7361 |
| 10000 | 26436 | −49.9 | 0.4127 |
密度は高度とともに低下します。これは圧力が冷却空気が密度を得るよりも速く低下するためです。値は乾燥空気を想定しています。湿度は水蒸気が乾燥空気よりも密度が低いため、密度をわずかに低下させます。
圧力単位の変換
理想気体の法則では圧力がパスカル（Pa）である必要があります。以下の係数を使用して、測定した圧力をパスカルに変換してから入力してください。
| 単位 | 掛ける数 | 結果（Pa） |
|---|---|---|
| 1 ヘクトパスカル（hPa） | 100 | 100 |
| 1 ミリバール（mbar） | 100 | 100 |
| 1 標準気圧（atm） | 101325 | 101325 |
| 1 インチ水銀柱（inHg） | 3386.39 | 3386.39 |
| 1 バール | 100000 | 100000 |
例えば、気圧計の読み値が 1013.25 hPa の場合、\(1013.25 \times 100 = 101325\) Pa となり、これは標準的な海面気圧です。
温度に関する注記： 公式は摂氏温度をケルビンに変換するために 273.15 を加えます：\(T_K = T_{^\circ\!C} + 273.15\)。したがって 15 °C は 288.15 K になります。気体の法則では常に絶対温度を使用してください。生の摂氏温度を使用しないでください。
よくある質問
湿度は考慮されますか？ いいえ。このツールは乾燥空気を前提としています。湿った空気は乾燥空気よりわずかに密度が低いため、湿度が高い環境では実際の密度は計算値よりやや小さくなります。
なぜケルビンに換算するのですか？ 理想気体の状態方程式では絶対温度（ケルビン）を使う必要があるためです。摂氏のまま計算すると正しい結果が得られません。
どの圧力を入力すればよいですか？ 絶対圧力をパスカル単位で入力してください。ヘクトパスカル（hPa）やミリバールから換算する場合は100を掛けます（例：1013.25 hPa = 101325 Pa）。
