気体密度計算ツールとは？
このツールは、測定可能な3つの値——絶対圧力・モル質量・絶対温度——から理想気体の密度を求めます。理想気体の状態方程式を変形した式に基づいており、空気・窒素・二酸化炭素・メタンなど、あらゆる気体に対応します。結果は1立方メートルあたりのキログラム（kg/m³）で表示され、これは1リットルあたりのグラム（g/L）と数値的に完全に一致します。
使い方
圧力をパスカル（Pa）、モル質量をグラム毎モル（g/mol）、温度をケルビン（K）で入力します。たとえば標準大気圧は101325 Pa、乾燥空気のモル質量は約28.96 g/mol、0 ℃は273.15 Kです。「計算」を押せば密度が得られます。℃からKへの変換は273.15を足すだけ、atmからPaへの変換は101325を掛けるだけです。
計算式の解説
\(PV = nRT\) を出発点に、\(n = \text{質量}/M\)、密度 \(\rho = \text{質量}/V\) であることを用いると、式は $$\rho = \frac{PM}{RT}$$ へと変形できます。ここで \(R = 8.314462618\ {\text{J/(mol}\cdot\text{K)}}\) です。RはSI単位を使うため、モル質量は kg/mol で扱う必要があります。そのため本ツールは入力された g/mol の値を内部で1000で割って計算します。密度は圧力とモル質量が大きいほど高くなり、温度が上がるほど低くなります。
計算例
標準状態における乾燥空気の場合：\(P = 101325\ \text{Pa}\)、\(M = 28.96\ \text{g/mol} = 0.02896\ \text{kg/mol}\)、\(T = 273.15\ \text{K}\)。すると $$\rho = \frac{101325 \times 0.02896}{8.314462618 \times 273.15} \approx \frac{2934.37}{2271.10} \approx 1.292\ \text{kg/m}^3$$ となり、0 ℃における空気のよく知られた密度と一致します。
よくある質問
kg/m³ と g/L は同じですか？ はい。\(1\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/L}\) で完全に等しいため、2つの出力は同じ数値になります。
なぜ温度はケルビンでなければならないのですか？ 理想気体の状態方程式は絶対温度を用いるためです。℃のまま使うと誤った（場合によっては負の）密度になってしまいます。
実在気体にも正確に使えますか？ 中程度の圧力・温度では非常に良い近似が得られます。ただし凝縮点付近や超高圧では、実在気体補正（圧縮係数Z）が必要になります。
