気体密度計算ツールとは？
このツールは、測定できる3つの量（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 \(PV = nRT\) を変形し、密度（単位体積あたりの質量）を直接導く仕組みです。化学・物理はもちろん、空調（HVAC）・燃焼工学・航空宇宙工学など、与えられた条件下でほぼ理想気体として振る舞う気体を扱うあらゆる場面で活用されています。
使い方
圧力をパスカル（Pa）、気体のモル質量をグラム毎モル（g/mol）、温度をケルビン（K）で入力してください。計算結果は1立方メートルあたりのキログラム（kg/m³）で表示され、これは数値としてグラム毎リットル（g/L）とまったく同じです。参考までに、乾燥空気のモル質量は約28.97 g/mol、標準大気圧は101325 Pa、0 ℃は273.15 Kに相当します。
計算式の解説
\(PV = nRT\) を出発点とし、モル数 \(n = m/M\)（質量をモル質量で割ったもの）であることを利用します。これを代入し、両辺を体積で割ると密度 $$\rho = \frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}$$ が得られます。本ツールでは内部でモル質量を g/mol から kg/mol へ（1000で割って）換算し、気体定数 \(R = 8.314462618 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) を用いることで、結果をSI単位の kg/m³ で出力します。
計算例
標準状態の乾燥空気の場合：\(P = 101325 \ \text{Pa}\)、\(M = 28.97 \ \text{g/mol} = 0.02897 \ \text{kg/mol}\)、\(T = 273.15 \ \text{K}\) とします。すると $$\rho = \frac{101325 \times 0.02897}{8.314462618 \times 273.15} \approx \frac{2935.39}{2271.10} \approx 1.2925 \ \text{kg/m}^3$$ となり、教科書の値である約1.29 kg/m³ にほぼ一致します。
よくある質問
実在気体にも使えますか？ このツールは理想気体としての振る舞いを前提としており、室温付近で中程度の圧力であればほとんどの気体で精度よく計算できます。凝縮点付近や非常に高い圧力では、圧縮係数を取り入れた実在気体の状態方程式を使ってください。
なぜ kg/m³ と g/L は同じ数値になるのですか？ \(1 \ \text{kg/m}^3 = 1000 \ \text{g} / 1000 \ \text{L} = 1 \ \text{g/L}\) だからです。両者は数値が一致します。
温度が摂氏（℃）の場合はどうすればいいですか？ 入力する前に273.15を足してケルビン（K）に換算してください。
