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水の密度とは何ですか? 温度は関係ありますか?他の物体や液体の密度はどうやって調べられるのでしょうか?

このガイドでは、水の密度について説明し、さまざまな温度での水の密度を見つけるために使用できる表を提供し、密度を計算する 3 つの異なる方法について説明します。

水の密度とは何ですか?

密度は物質の単位体積あたりの質量です。 水の密度は 1 g/cm として最もよく表されます。³、 ただし、以下はさまざまな単位での水の密度です。

水の密度が 1 であるのは偶然ではありません。 密度は質量を体積で割ったもの (ρ=m/v) であり、立方センチメートル (1cm) を意味する質量のメートル単位を確立するための基礎として水を使用しました。³）の水の重さは1グラム（1g）です。

つまり、1g/1cm³= 1 g/cm³、水に覚えやすい密度を与えます。 ただし、水の正確な密度は、その地域の気圧と温度の両方に依存します。 ただし、これらの密度の変化は非常にわずかであるため、非常に正確な計算を知る必要がある場合や、実験が極端な温度/圧力の領域で行われる場合を除き、1 g/cm を使用し続けることができます。³水の密度について。次のセクションのグラフを見て、水の密度が温度によってどのように変化するかを確認できます。

これらの水の密度の値は純水にのみ当てはまることに注意してください。 塩水 (海洋と同様) の密度は、水に溶けている塩の量によって異なります。海水の密度は通常、純水の密度よりわずかに高く、約 1.02g/cm です。³～1.03g/cm³。

さまざまな温度における水の密度

以下は水の密度を示すグラフです (グラム/cm 単位)³）水の氷点下（-22°F/-30°C）から沸点（212°F/100°C）までの範囲のさまざまな温度で。

グラフからわかるように、水の正確な密度は 1 g/cm のみです。³39.2°Fまたは4.0°Cで。水の氷点（32°F/0°C）を下回ると、 水の密度が減少するので、 氷は水より密度が低いです。 氷が水の上に浮くのはこのためです。また、水の入ったグラスに氷を入れても、すぐに底に沈むわけではありません。

このグラフは、屋内科学実験室で一般的な温度範囲 (約 50°F/10°C ～ 70°F/21°C) では、水の密度が 1 g/cm に非常に近いことも示しています。³そのため、最も正確な密度計算を除くすべての計算でその値が使用されます。温度が一方向または別の方向に非常に極端になる（凍結または沸騰に近い）まで、水の温度は 1 g/cm を超えるほど変化します。³許容できるほど正確ではなくなります。

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ソース： USGS

物質の密度を計算する方法

さまざまな温度における水の密度はわかっていますが、水ではないものの密度を知りたい場合はどうすればよいでしょうか?実はとても簡単にできるんです！

物質の密度は、その質量を体積で割ることによって求めることができます。密度の公式は次のとおりです: ρ=m/v 、密度は記号 ρ (「ロー」と発音) で表されます。

密度を計算するには主に 3 つの方法があり、規則的な形状の物体、不規則な物体、または液体の密度を調べようとしているかどうか、また比重計などの特別なツールがあるかどうかに応じて異なります。

通常のオブジェクトの密度の計算

通常のオブジェクト (正方形、長方形、三角形などの標準多角形の面を持つオブジェクト) の場合、質量と体積をかなり簡単に計算できます。物体の質量は単純にその重さのことであり、すべての正多角形には長さ、幅、高さに基づいて体積を決定する方程式があります。

たとえば、重さが 865g、寸法が 10cm x 8cm x 4cm の長方形のアルミニウム片があるとします。 まず、長さ、幅、高さを乗算してアルミニウム片の体積を求めます (これは長方形の体積を求める式です)。

文字列整数

V = 10cm x 8cm x 4cm = 320cm³

次に、質量を体積で割って密度 (ρ=m/v) を求めます。

865g/320cm³= 2.7g/cm³

つまり、アルミニウムの密度は2.7g/cmです。³、そしてこれは、サイズに関係なく、（純粋で固体の）アルミニウム片に当てはまります。

液体または不規則な物体の密度の計算

オブジェクトの形状が不規則で、その体積を簡単に計算できない場合は、 水で満たされたメスシリンダーにそれを置き、それが押しのける水の体積を測定することによってその体積を知ることができます。 アルキメデスの原理では、物体はそれ自身の体積と同じ体積の液体を押しのけると述べています。体積がわかったら、標準の ρ=m/v 方程式を使用します。

したがって、重さが 550 g で、メスシリンダー内の 204 mL の水を置換した別の不規則なアルミニウム片がある場合、方程式は ρ = 550g/204mL = 2.7g/mL となります。

密度を調べたい物質が液体の場合は、その液体をメスシリンダーに注ぎ、その体積を確認し、そこから密度を計算します。

比重計を使用した液体の密度の計算

液体の密度を計算したい場合は、比重計として知られる機器を使用して計算することもできます。比重計は、一端に大きな電球を付けて浮かせた温度計のように見えます。

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使用するには、比重計が自動的に浮くまで、比重計を液体の中にゆっくりと下げるだけです。 比重計のどの部分が液面にあるかを確認し、比重計の側面にある数字を読み取ります。それくらいの密度になります。比重計は、密度の低い液体では低く浮き、密度が高い液体では高く浮きます。

要約: 水の密度とは何ですか?

水の密度は通常、1 g/cm に四捨五入されます。³または1000kg/m³、 非常に正確な計算を行ったり、極端な温度で実験を行ったりする場合を除きます。水の密度は温度に応じて変化するため、水の沸点または凝固点に近い、またはそれを超えて実験を行う場合は、密度の変化を考慮するために別の値を使用する必要があります。蒸気と氷はどちらも水より密度が低いです。

密度の方程式は ρ=m/v です。

物質の密度を測定するには、規則的な形状の物体の体積を計算してそこから進めたり、液体の体積や不規則な物体がメスシリンダー内で移動する液体の量を測定したり、比重計を使用して密度を測定したりできます。液体の密度。

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