水の密度を求める3つの要素｜密度の公式と水以外の密度もご紹介！

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水は私達の生活にとって、最も身近な液体と言っても過言ではありません。飲料水としてはもちろん、風呂やトイレ、さらに農業や工業にも大量に使用されているほか、人の体の質量の60〜70%は水で構成されています。 この記事では水の密度や密度の求め方をご紹介します。水以外のさまざまな物質の密度も合わせてご紹介しますので、比較して参考にしてみてください。

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水の密度は、1g/cm3です。正確には温度によって僅かに差がありますが、日常生活ではおよそ1g/cm3と考えて問題ありません。 水の密度がキリのいい数字になっているのは、もともとグラムという単位が「4℃で1cm3の水の質量を1gとする」という形で定義されたためです。4℃というのは、水の密度が最大になる温度です。0℃から4℃までは温度が上がるに従って密度が大きくなっていき、4℃以降は小さくなります。

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ここでは密度を求める公式を構成する3つの要素について、単位と合わせてご紹介します。「今さら」と思われるでしょうが、学校で習ったはずの用語でも、いざ言葉にして説明しようとすると案外悩んでしまうものです。皆さんもしっかり覚え直して、きちんと説明できるようになりましょう。

密度を求める公式の1つ目の要素は、「密度」です。そもそも密度を求める公式なのですから、当然と言えば当然ですね。 密度とは、その物質が単位体積あたりどれだけの質量を持つかを示すものです。日常生活では1cm3あたり何gであるかを示すことが多く、この記事でも1cm3あたりの質量として物質の密度をご紹介しています。 この場合、単位は「g/cm3」(グラム毎立方センチメートル)となります。

密度を求める公式の2つ目の要素は、「質量」です。 「質量」という言葉の意味は日常生活でよく使われる「重さ」と似ていますが、厳密には異なるものです。「質量」は物体の量そのものを、「重さ」は物体にはたらく重力の大きさを指します。そのため重力が地球の1/6である月では、物体の重さが地球上の1/6になります。 密度を求める時に用いるのは、「質量」の方です。質量の単位は「g」(グラム)です。

密度を求める公式の3つ目の要素は、「体積」です。 「物体の大きさや量」と言い換えれば分かりやすいでしょう。水の体積は、家庭であれば計量カップや計量スプーン、実験室であればメスシリンダーなどで計測することができます。 単位には「L」(リットル)や「cc」(シーシー)などさまざまなものがありますが、ここでは「cm3」(立方センチメートル)を使用します。各辺が1cmの立方体の体積が1cm3です。

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ここでは、「密度を求める公式の3つの要素」をそれぞれ求める公式をご紹介します。どれか1つを覚えてしまえば残りの2つは簡単に導くことができますから、ご安心ください。 3つの公式を使う事で、「密度」「質量」「体積」のうち2つが分かれば、残りの1つを求める事ができるようになります。たとえ体積を調べにくい物体があったとしても、密度と質量さえ分かれば、そこから体積を間接的に求める事ができるというわけです。