このツールでできること
このツールは、比気体定数法を使って湿潤空気の密度を求めます。空気を単一の気体として扱うのではなく、全圧を「乾燥空気の分圧」と「水蒸気の分圧」に分けて計算し、それぞれが全体の密度に与える寄与を足し合わせます。そのため、単純な乾燥空気の式よりも精度が高く、特に高温多湿の条件で正確な結果が得られます。
使い方
気温を摂氏（℃）で、その場所の気圧をヘクトパスカル（hPa＝ミリバール）で、相対湿度をパーセント（％）で入力してください。計算結果として、空気密度（kg/m³）に加えて、絶対温度、水蒸気分圧、乾燥空気分圧も表示されます。
計算式の解説
空気密度は次の式で求められます。
$$\rho = \frac{P_d}{R_d\,T} + \frac{P_v}{R_v\,T}$$ここで \(R_d = 287.058\ \text{J}/(\text{kg}\cdot\text{K})\) は乾燥空気の比気体定数、\(R_v = 461.495\ \text{J}/(\text{kg}\cdot\text{K})\) は水蒸気の比気体定数、\(T\) はケルビン単位の温度です（\(T = t\,\text{℃} + 273.15\)）。水蒸気分圧 \(P_v\) は、テテンスの式で求めた飽和水蒸気圧 \(P_{sat}\) に相対湿度の割合を掛けて計算します。乾燥空気分圧 \(P_d\) は、全圧から \(P_v\) を引いた値です。
計算例
気温30℃、気圧1013.25 hPa、湿度50％の場合：\(T = 303.15\ \text{K}\)。
$$P_{sat} = 6.1078 \times 10^{\frac{7.5\cdot 30}{267.3}} \approx 42.43\ \text{hPa}$$となるので、
$$P_v = 0.5 \times 42.43 \times 100 \approx 2121.3\ \text{Pa}$$$$P_d = 101325 - 2121.3 \approx 99203.7\ \text{Pa}$$これを代入すると
$$\rho = \frac{99203.7}{287.058\cdot 303.15} + \frac{2121.3}{461.495\cdot 303.15} \approx 1.1409 + 0.01516 \approx 1.156\ \text{kg/m}^3$$となります。
よくある質問
なぜ湿度を考慮するのですか？ 水蒸気は乾燥空気よりも密度が小さいため、同じ温度・気圧であっても、湿った空気は乾いた空気よりわずかに軽くなります。
気圧の単位は何を使いますか？ 気圧は hPa（ヘクトパスカル）で入力してください。\(1\ \text{hPa} = 1\ \text{mbar} = 100\ \text{Pa}\) です。標準的な海面気圧は 1013.25 hPa です。
どの飽和水蒸気圧の式を使っていますか？ 広く使われているテテンスの式を採用しています。通常の大気温度の範囲であれば、誤差は1％未満に収まる近似式です。
