密度とは?
密度(ρ)は、一定の体積の中にどれだけの質量が詰まっているかを表す値です。物質を見分ける指標として、また物が浮くか沈むかを予測したり、質量と体積を相互に換算したりするのに役立つ、最も基本的な物理量のひとつです。この計算ツールでは、普遍的な関係式 \(\rho = m / V\) を使って質量と体積から密度を求め、結果を g/cm³ と kg/m³ の両方で表示します。
使い方
まず質量を入力し、その単位(グラムまたはキログラム)を選びます。次に体積を入力し、単位(立方センチメートル、ミリリットル、リットル、立方メートル)を選択します。ツールが内部ですべて共通の単位に換算したうえで、質量を体積で割り、密度を表示します。1 mL は 1 cm³ とまったく同じなので、この2つの体積単位は同一として扱われます。
計算式の解説
使用する式は
$$\rho = \frac{m}{V}$$で、\(\rho\) が密度、\(m\) が質量、\(V\) が体積を表します。つまり密度は「示強性(intensive)」の性質を持ち、物質の量に左右されず、物質の種類だけで決まります。なお 1 g/cm³ は 1000 kg/m³ と等しく、これが純水の密度が4 °Cで約 1 g/cm³(=1000 kg/m³)になる理由です。
計算例
たとえば、金属の塊の質量が 200 g、体積が 25 cm³ だとします。このとき
$$\rho = 200 \div 25 = 8 \text{ g/cm}^3$$となり、これは 8000 kg/m³ に相当します。この値は鉄の密度に近く、その物質が何であるかを判断する手がかりになります。
よくある質問
対応している単位は? 質量はグラムまたはキログラム、体積は cm³、mL、リットル、m³ に対応しています。結果は g/cm³ と kg/m³ で表示されます。
体積を0にすると結果が出ないのはなぜ? 体積が0だと、0で割ることになり密度を定義できません。正の値の体積を入力してください。
質量や体積を逆に求めるには? 式を変形すれば求められます。質量は \(m = \rho \times V\)、体積は \(V = m / \rho\) です。